Full text of "المفهوم الحديث للزمان والمكان بول ديفيز ○"

See other formats






ا مقو ا رب لدا نازرا 





Space. and time in the modern universe 
By :P.C. W. DAVIS 


َا 


6 81 : ۱ 


المهند 














الباب السادس : 
ا البداية 


علم الکو نیات الحديث 
والنهاية 


۰۷ز 


4۹۱ 


الجاذبية واعوجاج نموذج المكان والزمان 


۹۹ 


لباب الرابع : 


/ عدم التناظر بين الماضى والستقبل 


1¥ 


الباب الثالث : 


ثورة 


¥ 


الباب الثالى : 


الاوجه العديدة للمكان والزمان 


س 


الو را رب لكان ءا لزاه 


تاليف 
ف . سر . د مير 


رجه 


د . السيد عطا 


- 





الهيئة المصرية العامة للكتاب 
۱۹۹۹ 


111 
س ج » 





/- makt: 


۳ 





الباسب الأول 


الومت العريرة لامکا والزیان 


LLY 
» س ج‎ 








جر 


اها 





: (المفاهيم العامة‎ ١ 


تهد كليتا « المكان »> (828868) «١‏ والزهان » (عنطا) من الكلمّات 
الشائمة التى تحمل من المعانى ها قد يجعلها. تلتبس على الأذعان ۰ وتحمل 
كلمة « المكان » معانى الحيز والحجم والمساحة والخلاء . أما فى اللغة 
الاصبطلاحية الانجليزية فغالبا ما تعنى كلمة < 80868 > الفضاء الخارجی , 
,ای النطقة الواقعة خارج الغلاف الجوى للارض والتى نحسب آنها خواء , 
بينما هی فى الواقع ليست فراغا تاما حیث لا تخلو المشافات السحيقة 
فيما بين النجوم والکواکب من مقدار دقيق: على الأقل من "الادة ء علاوة على 
کیا کید من ماغات مق خن ارغ أو زاك وخ ذلك فان کلية 
الفضه تكضل داشا :فى اللزمان « بالفراغ » (8٥صلاجفط‏ , ای ما يتبقى 
بعد زوال كل شی٭ ملموس وبالتالى يعتبر معظم الئاس الفضاء بمثابة 
الوعاء الضخم الفی يستوعب داخله الكون ہما یشمله هن مجرات و نجوم 
وکواکب وذلك یعنی أن الفضاء لا يزول بوجود المادة ولكنه « يمتلىء 
ها » 


ویشکل هذا الفهوم للفضاء - أى عدم وجودِ شىء ملموس - صعوبة 
لبعض الناس فى فهم سعى العلماء الى وضع النظريات بشانه فما دام 
الفضاء هو العدم ‏ أى شىء يمكن أن يقال عنه ! 
آما بالنسبة للعلماء فمفهوم الفضاء مختلف ولدرء احتمال الوقوع 
فی اعتقاد خاطىء . نبادر بالقول بأن النظربات العلمية التعلقة بالغضاء 
لا تختص بالفضاء السحيق وان كانت خصائص الفضاء الخارجی فى 
معظم الاماکن تمائل الى درجة كبيرة خصائص الفضاء المحيظ بسطم الارض* 
ولا شاف ان « نیوتن » (هم1ا0165) و « لایبنتز » (عنصطاس لم یکونا ع“ 
دراية بعلم الفلك الحديث عندما بدا يتفكران فى طبيعة الفضاء 3 
2 


8 


7 


6 


42 


ویری علماء العصر الحديث أن الفضاء يتسم بينية ذات مستوياته 
متعددع" ٠‏ وتعتبر المادة ء وفقا لبعض أفرع الفيزياء الحدیثه ء مجرد خلل 
فف فى هذه البتية الاساسية وعلى عکس الفهوم القائل بان الکون 
«“ شىء يحتويه الفضاء ٠‏ يفيد علم الفلك المدیث بان الماذة والفضاء يشكلان 
معا الكون ٠‏ بمعنى آخر يتالف الكون من فضاء ومادة 
ویقف الفضاء اذن على قدم المساواة مم المادة من حيث الاتصاف پكنية 
ملموسة لها خصائصها وبنيتها ۰ وكان اليونانيون القدماء على علم .بالكثير 
عن جواتب جاح البنية . ويشهد بذلك ما صاغوه من مسلمات ونظريات 
فی الهنذسة المستوية ٠‏ ثم اكتشف العالم الانجليزى « اسحق نیوتن » 
ک سو ۳ ۰ ۱۷۲۷ ء بعد دهر طويل ؛ المزيد من هنه 
الخصائص من خلال دراسة « الحركة » أو ما يعرف « بدینامیکا » الاجسام 
المتجركة بالنسبة للبكان ۰ وقد اعتبر « نيوتئ » المكان بمثابة عنصر ینکن 
آن پژثر « ديناميكيا » على الاجسام الحقيقية ٠‏ 


وعلى عکس مفهوم. الفضاء ککیان ملموس قالم بناته. دمستقل عن 
الادة » ثمة غادة. قدیمة تبعث بعض العلماء والفلاسفة على تحعيم خصامیی 
الفضاء وقصرما على مجرد علاقات بين الاجسام الحقيقية ۰ ویستند البدا 
الذى تقوم عليه هذه الدرسة الى أن التوصل الى اية معلومات بشان الفضاء 
ینم عن طریق قیاسات ومشیاهدات وعملیات رصبه تممتضدم فيها أجهزة 
ملموسة واشارات ضوئية وما الى ذلك ٠‏ ولا يعدو الكان فی نظر معتئقی 
هذا الفكر عن کونه مجرد وسيلة لغوية تستعمل للتعبير عن هله الملاقفت. 
وهم يرون أن الملاقات الکانية بين لاجسام لا تحتاج وجود شىء ملموس 
قائم بذاته اضمه « الکان » , الا بقدر ما تحتاج العلاقة بن مواطتی بلد ما 
شيئا ملموسا اسمه « الواطنة » ۰ وسوف نناقش فی فصول قاصة كيف 
سارت الامور فى هذه الدرسة فى ظل ما شهدته القرون الثلائة الآخيرة 
من تطور فى علم « الفيزياء » ۰ 


واذا كان العدید من الخصائص المنسوبة للمکان ر أو للعلاقة بين 
الأجضام: 04 معروفا معفلم الناس ویغتبر فى العتاد من المسلبات » فهناك 
خصالص دائيقة لا يعرفها سوى علماء الفيزياء والرياضيات * ویحاول الملماء 
وضع نماذج رياضية لوصف بنیة المكان كفنصر مادی , > غير ان مجرذ مقارنة 
الخضاٹص الفعلیة للمكان مم تلك النماذج .لا سيما لو خلت من تشن 
اللعطيات التعلقة 'نجائب من الخصائص - يكشف مدى تعقيد عاقم البئية 
واتساع تطاقها ` وسوفت نکرس القسم القادم لعرضی" التوصیت: "الر یاضی 


۱۰ 


الجدیث للمکان ولعل ما سنشهده من كم المفاهيم الرياضية المستخدمة 
لوصفه پشکل ملائم ينم عن مدى تعقید بنية الکان کمنصر حقيقى ملموسي ٠‏ 
ولكن قبل مناقشة هذه النماذج الرياضية لابد من الاشارة الى بعض 
الاعتبارات المتعلقة باستخدام كلمة « الزمان » 


ا تختلف تجربة الانسان بشتان الزمان غنها بالتسنبة للمكان ٠‏ فالزمان 
یمد بشكل ما واحدا من أبسط مظاحر حياة البشر ء انه ينساب تلقائيا الى 
مق وعینا فيحدد مداز كنا ومواقغنا ولغتنا ۰ ویسم الزمان بانایتیته تحتل 
ایمنط للرائتِ الآساسية: . على عکس الا الى تزتهن أبفيقه بالشااضة 
والقياس والتجرد بعيدا عن الالوف ۰ ولقالك . فتحن اخ رت 
المتعلقة بالکان اما فی المعيل أو بالحواس الخارجية نما ت کت 
اللحالقة بالزهان عبر « باب خلفی > اضافی الى الأذعان مباشرة > وا 
زصف بنية الزمان خلال هذا الباب الخلفی باٹھا انسیاب أو تذقق متواصل 
بين الماضي والستقبل کر ا سرت افو( 
الى ۲ : ن پر 7 ۱ 

الزمان جد الحركة والنضاط الدائبين 












اق 26 تختلفِ ہر جا لم r‏ جريا عن صورة 


کو ی وگلا یر ا مت ف مدا 
يات ايه عا > حيث ان وصفهم للزمان يكاد یتمائل مم 

للمكان » فضلا عن ان الحركة تمد حلقة وصل پین الؤمان والکان , 
بل ان دراسة حركة الأجسام والاشازات الضوئية تکشف عن آن المكان 
والزمان فا هما فی الواقع الا مظهرين لبنية وحدة تببمى المكان ‏ الزمان ٠‏ 


ومما يبعث على الدهشتة فى علم الفيزياء » بل ويشكل لغزا محيرا , 
ان وصف القیزیاتیین للعالم الثادى المنموس يخلو من هذا التوصيف البسيط 
للزماق احمل فى السيآب أو انتقال الفحظة الحالية ۰ ولا اعد پجرف على 
وجه الیْقین ما اذا كان ذلك مبعثه خلل فى منهج القيزياء > النی يكرس 
أهمية کبری لدور الفكر النطقی فى الكون ء أم انه يعزى الى ان فروز الوقت 
يغد وعا من الوهم ٠‏ وآيا كان الأمر فان هذا الأجسناض ‏ آلعمیق بالزمان 
یضفی عل « اعمال العنك » التى يتعرض لها تضورفا الفطرى للزمان من 
جراء النظریات الحديثة , من قبيل نظرية النسبية . قدرا آگبر من الخلل , 
قياسا « بالضربات » المائلة التى بتعرض لها المكان ' ونتيجة لذلك تاج 
العقل . وما پدور فيه من فكر متغلق بالزمان ترام م ھا کی 


۳۹ 





العميق تصل الى حد الشطط جارفة فى طريقها بعض القضايا الفكرية مثل 

حربةالارادة والوت ويسفر ما یدور فى عقولنا هن تناطح بين الغالم 

العطمانى والعالم الیت‌افیزیقی عن نشوب نوع غريب من الصزاعات 
> 'المويصة 


۲-۱ النماذج الرياضية للمکان : 


تقتضی أية نظرية علمية وضح نموذج. ((عمتت) للظاهرة التی تتحسق 
عنها ٠‏ ولکی یکون هذا النموذج مفیدا > ینبغی أن یتسم بتوصیف رراضي, ۾ 
وفيما بتعلق بالکان فان بناء أى نموذچ له درجة معقولة من الشائل 3 
الواقع.. > یستوجب الأخذ فی الحسبان بمدد كبير من الفاهیم الرياضية ٠‏ 
ونبادر بطاتة القاريء الى اننا لن نقطرق في .هذا الکتاب الا الى لمحة بسيطة 
عن منه المفاهيم :با پمیننا على فهم. التنااج ٠‏ ولعل.تلمل عنم المفاهيم ينم 
عن مدى ما یتسم به « اكان » فى واقعه من طبيعة هميزة ٠‏ 


وتستخدم كلمة « مكان » فى علم الرياضيات للتمبیر عن ای تجمع من 
النقط وتمثل النقطة , وفقا للنموذج الریاضی « للمکان » , جسما 
ابتدائيا , ويمكن تعریفها بأنها النتهی الذي تژول اليه دائرة صغيرة ء عندما 
SS‏ »> لیس للنقط اذن مقاس ولا امتداد 
ولا عمق داخل. تقوم أية بنية للمكان على تجمم من النقظ ولیس عل 


ولا شك أن أي _نبوذج رياضى. للمكان يحتمل أن تكون له إغراض 

متعددة > ففق یُشتخدم فى وصف او حل أنواع عديدة من السائل الخاصة 
بفروع اخری من علم الرياضيات او قد يكون مجرد وصف ذاتی ٭وئىة أنواع 
كثيرة من النماذاج الرياضية المستخدمة فى الحياة اليومية للتعبير عن مختلف 
صور ہ الکن ۶ ذکر هنها الرسم على سبيل المخال ٠‏ فالورثة التی برسم 
عليها الره هى قبة من النقط > والرسم نفسه عو فئة جزئية تصود نوعا ما 
من العلاقة , , شأنها فی ذلك شان تغير ميزان المدفوعات القومی مع الوقت ٠‏ 
وقد يغبر آيضا النموذج الریاضی للمكان عن مكان حقیقی ملموس يتجاوز 
مجرد مجموعة من النقط ۰ والواقع اننا نحتاج عدة مستويات متزايدة 
التعقيد لوصف التركيبات المختلفة. لتجمع النقط حتی تتضم المالم 
والخصالص الالوفة للشكل الحقیقی للمکان ‏ بل قد يستوجب الامر درجة 
أكبر من ذلك فی تعقيد البنية سی سی کا وشم وساب ملام ن 
الخصائص الغريبة التى كشفت عنها الفیزیاء الحديثئة ٠‏ 


۷ 





٦‏ ره 


الشكل ( ١‏ - ۱ ) عفھوم خاصية التواصل : اذا امتدت الفئة ( ۱) 
بدون توقف يمينا ( او یسارا ) فسوف نتضمن عددا غير محدود من النقط 
النفردة التى يمكن ترقيمها بارقام صحيحة ۱ ۰ ۲ ۰ ۳ ۰۰۰ اما الفئة ( ب ) 

-التمفلة فی شب فچی ليطن تھکوی-علی۔ عدد الاك تھائی من النقط حلي لو 
کان أطوق: ابقط موه اخ التق فی هذه ٠‏ الساقة اگون م ملااس > 
بحیث پخال آنه ليست ماف د خواختت.» فيك بينها + ورقال هنا ان النخط 
د متصیل .»۰ وإلواقھر الہ زایس لاہ :مدز کالئ ون گام ۔الضمیجة :یتی۔ 


ترقيم کل الط التى يحتويها الخط ۰ الفلة ( پ.) اذل من عیدا .اكور . 


من النقط مقارنة بألفئة ( ٠ ) ١‏ 


ویسم الکان التصل . أو ما يسمى بایجاز « التصل » › بان کل 
نقطة فيه لها جوار » ومهما كان جذا الجوار صغيرا فهو ما زال یحتوی على 
عدد .لانهالی من النقطہ اباخری علاوة على ذلك ٠‏ فمن شان اية نقطتين. 
متباينتين أن يكون لكل منهما .جوار غير متداخل مع جوار النقطلة للشری:. ۹ 


ر ب ) التعدد البمدی (نامده‌تصمه‌صسلنة) 


ومن الخصائص المعررىفة للمكان الحقيقى الواقعی والنی بتصفم 


بها « المتصل » . ما يقال من آنه. ثلائى للایماد {Fhe dimensional)‏ 


ولعل ابسط طريقة لفهم هذا الصطلح هی ان نبدا بالنقطة ء وهی التى 
تعرف بانها بنية هندسية عديية الابعاد ٠‏ ومن هذا المنطلق يمكن استخدام 
النقط لتشكل « حدود » المكان « أحادى البعد » 


ولنضرب مثلا لذلك بخط مستقيم محدود الطول , ان هذا الخط. 
محدود من طرفيه بنقطتيل هما نقطة البداية ونقطة النهاية ٠‏ والخط بالتالى 
( وهو أحادى البعد ) يمكن أن يستخدم ليشكل حدود المكان ذى البعدین ء 
و تود رض . وهو ذو بعدين › ا 
بعد ذلك استخدام سطح ثد ثی الابعاد کحد لحجم ثلاثى الابعاد وعلم جرا * 
تستند اذن مقولة ٠‏ اكان ثلائی الابماد ۰ ال تر تیب التدرح وفقا این 


وت“ 


5 


0 


72 


وسوّف نتناول بایجاز فى هذا القسم' مختلف مستويات. التصعيد 
«اوصیفی التى ينبغى أن تتخذها تجمعات النقط فى سبيل الوصول الى نموذج 
مقبول للمكان الحقیقی «وان مجرد تخدید العالم القن سنعمثل المكان الحقيقى 
" فى النموذج الرياضى . هى مسالة مرهونة بالنظرية الطروحة بشسأن هذا 
الکان وفى جميع.الاحوال هناك بعض العالم أو الخصائص الاساسية 
الشت رکة فى معظم النظریات وهی 


(continuity) النواصسل‎ ) | 


من خصائص الکان أنه يمكن تجزئته بسكل متوال الى اقسام اقل 
فاقل يلا حدود / غير أن تلك مسالة نظرية بحتة لانه لم يتم التوصل حتی 
الآن الى ما يمكن أن بحدث داخز مسافات تقل عن ١١5-١٠١‏ سم * ومع ذلك » 
فغالبا ما يؤخذ بالافتراض القائل بقابلية الانقسام بدون حدود ۰ وهذا يعنى 
انه يمكن اعتبار المكان تجمعا لانهائیا من النقط المتراصة بدرجة من القرب 
بحيث تضفى عليه صفة التواصل وينبفى أن نشب فى هذا ا قام الى أن 
هذا الوصف انما عو مستخدم لتقريب المسألة ال الفهم لآن سمة التواصل 
(1ناسلاه00) تمد مفهرما على درجة كبيرة من التعقيد حتى ان علماء 
الرياضيات لم فهموه بشكل صحیح الا فی القرن الاضی فقط أو نحو ذلك ٠‏ 
رمع هنذا ٠‏ فين البدعي ۔۔ أن الط التصل يحتوى على عنند اکبر من النقط 
مقارنة. بصق هكون من دد ۷ حصر له من النقظ (.انظر الشكل ۱- )١‏ 
حتی مع اعتبار أن عدد النقط فى الحالتين غير محدود ٠‏ ولالقاء مزید من 
الضوه على هذا التباین » یمکن القول بان - النقط النفردة التراصة فى صف 
یمکن ترقیمها بارقام صحيحة ۰۱ ۲ ۰ ۲ ۰۰۰ , ولا ینطبق ذلك على الخط 
التصل حيث ينبغى أن توضع الكسور فیما بين الارقام الصحيحة ( شل 
النقطة ۰۳۲۱۱ره ) حتی یکون الترقیم كاملا : 






۷ 


7 سر 22۱2 ۵۰۰۸۷۸ 2 
E‏ اب N‏ 
ار 22 فا اع 

: ۰ 


نف 


۴۲ 





۹ 


الشكل ۱ - ۲ : المنود والتعدد البعبى ٠.يص‏ الخط المستقيم مکانا 
او خلا فندسیا احادی البعد تحده النقطتان ۱ و ب + وای جوار لهاتين. 
"تین (. العلامة ( ) ) ۰ مهما كان صفیرا ء فانه یحقوغ: على عدد 
لا نهائی من النقط ٠‏ منها ما ينتمى للمحل وعنها ها لا ينتفئ'له ۰ اما 
الدائرة فهى تعد محلا احادى البعد ولكن بلا اطراف .. وپالتالیٰ۔ لإ تتميز 
تور من قاطها بخاصية الجوار مثل الخط | 


03 وہ 
م فان ری بر ب کر لاسي 
انفلا السام عاق اداترة تعادیة افيد نگل هنود القرص ثنائى الابعاد 
ويوضصح الرسم النقطة الحدوية ر ج ) وجوارها ٠‏ وفى المقابل فان سطح 
الكرة ليمنت له تقط حدودية ؛ الكرة اذن تعد معلا 'ثنائی الاہماد بدون 
حمود ٠‏ ويمكن لهذا المتطق آن بتوالی لآى' عدد من 3۲بعاد ٠‏ 





التسبلسل ٠‏ الواقع أن علم الریاضیات لايعرف حدا لعدد الابماد التى يمكن 
أن .يتضتف. بها: المكان ۰ ويؤكد ذلك أن واحسا هن .فز ع:الرياضيات الهمة ء 
تعن ل فی تطبیقات 'فيزيائية ء یستخلم تاذ آماکن دات عند لانھائی 
من الابعاد ! ولا آحد يعرف لاذا بعد اللكان الحقيقي ثلائي . الأبعاد ٠‏ وقد 
یکون:من:الفید:دراسة خعنالص عوالم یکون فیهدا الکان تثنائى أو سداسی 
الابعاد على سبیل الثال ! وقد تبدو بمظن الظواخر احیانا - قل انتشار 
انوجات أو الظواهر الکهر بية - مختلفة اختلافا کبر! فی هذه وال 


٦ ۰ الوهمية‎ 





رج) لاتص‌ال (connectivity)‏ 

ey‏ وليس هناك سبب يفسر اذا لا يتكون الفضاء الحقیقی من عدد من 
«لاجزاء المنفصلة وعلى آية حال فنحن لا نعرف منطقة فى الفضاء منقطعة 
عن عالمنا ولذلك لن نتوقف عند هذا السؤال ٠‏ ومع ذلك قسينى المكان الواحد 
يمكن ان يكون متصلا بعدة طرق مختلفة ٠‏ فكل من سطع الطوق على سبيل 
الثال وسطح الكرة ( الشكل ۱ - ۲ ) يعد مکانا متصلا , . بمعني انه يمكن 
ربط آية نقطتين فيه ببعضهما .بواسطة عنحنى متصل يقع كله فى هذا 
المكان , ورغم ذلك تختلف طريقة الاتصال فى الحالتين ومن بين طرق 
التدليل على ذلك أن منحنى بسيط مغلق ( دائرة على سبيل الثال ) على 


2 سر 





الشكل ١‏ - ۳ الاماکن ثنائية الابعاد المتصلة والنقطعة ٠‏ یوضع 
الشكل ا9على أن اللقطتين ( ه ) و( ن ) 7 يمكن الريط بينهما بخط 
متصل يقع كله داخل مكان واحد ء وهذا هو المكان المنقطع ۰ وعلی التگیض 
من ذلك فان کل الاجزاء الوجودة على سطح الكرة او الطوق تعد متصلة 
وئکن. ددة أختلافا غیما ‏ بين الحالثین ؛ فمن انان ابا ٭اثرة على سطع 
الكرة ( عحل الدائزة (ج) ) الها يمكن أن تلكمش حتى الصبح. 3-2 ۔ 
اما فى حالة الطوق . فيتسحب ذلك على الدائرة (ج). واکن لا يطبق على 
الدائرة (د) ء ولذلك يقال ان الكرة بسيطة الاتضال والطوق متعدد الآتصال * 

ويمكن للمتبطح على سطع هذه ا#ماكن امتصلة ان يستتنج بسهولة 
أوجه الاختلاف بیٹھا وا الا کان الاامسال فيها بسيظا ام.متضدا ء 
محدودا ام غير معدود:ء وذله دون ان يعتاج ان یفادر السطج ئیری 
ہالمکل مجسم ثلاثى الابعاد كيف أن الكرة لو الطوق کائن فی حیڑ ثلالی. 
اھ 


نكن هذه اللاحظات تلطبق على الكون ثلاثى الاہماد الذى لعش قي ٠‏ 


سطح الكرة يمكن أن يتقلص جتی يصل الى نقطة ء غير آن ذلك لا پنسحب 
بالضرورة على حالة الطوق ۰ ولا ندری ما اذا كان الكون الذى نعيش فيه 
حو على میئة سطح كرة ام طوق ام نظام آخر اکثر تعقیدا وعلى اية جال 
خان الكون . فى المنطقة التى نراها يبدو متصلا مثل سطح الكرة 


وقد بيقع القارىء عند هذه المرحلة فى حيرة ء اذ كيف نناقش بالمنطق 
مكانا حقيقيا مفترضين أنه على هيئة طوق أو على حیثة أجزاء منفصبله ء ولو 
كان الامر كذلك فماذا يوجد « خارج ء هذا المكان ؟ ما الذى يملا الثقب الذى 
بتوسط الطوق الخ ؟ واذا جاز :أن نناقش نماذج رياضية للمکان 
مينية على أساس أن الاسطع ثناثية الأبعاد موجودة على هیثة طوق , ولا کان 
ذلك لا يتأتى الا اذا كان الطوق موجودا فى غلاف ثلاثى الابعاد 2 فما هو 
المكان « الخارق » ( من حیث التعدد البعدی ) “الذى يكن أن يغلف المكان 
الحقيقى ؟ لا شك أن مثل هذه المسائل تشكل دائما قدرا من المصاعب 
الفكرية بالنسبة لغير المتصمقين فى علم الرياضيات 


ويعرف المكان بما يتسم به من خصائص.وقد تكون هذه الخصائص, 
آو بعضها على درجة كافية من الدقة تغنى عن الحاجة الى الاستعانة بغلاف 
مکانی يحيط بالمكان المعنى فلو ان شخصا على سبيل المثال منبطح على 
سعلح ما ( والسطح ثنائی الابعاد ) » فبوسعه أن يستنتج بمجرد الشاهدة 
من على هذا السطم » ما اذا كان منبطحا على سطح طوق أو كرة , وذلك بان 
يختبر فى ذهنه على سبيل الثال هل كل الدوائر التى یمکن رسمها على 
هذا السطح ستؤول الى نقطة اذا انکمشت , ام لا ۰ وليست هناك صعوبة 
على الصعيد الرياضى فى مد الناقشة الخاصة بسطم حلقى ثنائی الابعاد 
الى حجم حلقى ثلائی الابعاد دون اعتبار « للغلاف المكانى » الذى بحتويه ٠‏ 
ومع ذلك ٠‏ فمن المفيد فى بعض الاحیان تصور مكان مغلف ذى عدد أكبر 
من الابعاد عن المكان العنی حيث بساعد ذلك على الاستدلال ء غير أنه 
۷ ينبغى لاحد أن بتوقم 'أية متاقشة بشأن ظبیعة هذا القلاف فما هو 
۲ غلاف وهمى 


( د ( الاتحاهء (orientability)‏ 


وكثيرا ما سنلجا لسهولة العرض » الى مناقشة خصائص الكان 
الحقيقى ثلاثى الابعاد بتمثيله بنماذج ثنائية الأبعاد مظمورة فى مجال مكانى 
ثلائى الابعاد » فمن شأن مثل هذ التمثیل أن پیسر مناقشة خاصية آأخرىة 
عمهمة عادة ما يفترض آنها صحيحة بالنسبة کان اقيق :مخ 


4 
كك 


الا تجام 2 فمن المعروف أن قفاز اليد اليسرى لا يمكن أن يتحول الى قفاز 
ید سی مهما لویناء أو قلبناه ( الا اذا قلب من الداخل للخارج ) علاوة 
.على ذلك فسوف نفترض بصفة عامة أن اتجاه اليد فى القفاز لن يتغير حتى 
* لو نقل القفاز الى منطقة بعيدة فی الكون ثم أعيد ۰ أى أن قفاز اليد اليسرى 
لن یعود قفاز د ید يمنى ٠‏ غير أن علماء الرياضيات كثيرا ما يصادفون أنماطا 
لاماكن يحدث فيها مثل هذا التغيير فى الاتجاه + ونسوق مثالا لذلك شريحة 
موبيوس ( السسماة بهذا الاسم تكريما لعالم الفلك والرياضيات الالانی 
آوجوست ف ٠‏ موبيوس (August F. Mobius)‏ , (۱۷۹۰۶- 1854 ) 
وهی تعد مكانا ثنائى الأبعاد ويمكن ت تقريبها الى الأذهان برسمها مطمورة 
فى مكان ثلاثى الأبعاد على نحو ما هو مبين فى الشكل ( ٤:١‏ ) انها 
عبارة عن شريحة بها لية واحدة بحيث يتحول فيها قفاز اليد اليسرى الى 
قفاز يد يمنى لو نقل عبر منحنى مغلق يدور حول الشريحة ( تجدر الاشارة 
الى أن هذا القفاز يعد بالطبم ثنائى الأبعادء أى لا تمييز فيه بين « وجه » 
و « ظهر ») ويمكن وضع نماذج رياضية خالية من هذا القيد . للأماكن 
ثلائية الابعاد الناظرة لشريحة موبیوس ۰ وتعد شريحة موبیوس اذن مکانا 
عدم الاتجاه ولیس هناك أى دلیل على أن الکون الذی نعيش فيه یتسم 
بهذه الصفة 


اتشکل ۱ - ٤‏ المكان عديم الاتجاه ٠‏ تتسم شريحة موبیوس بخاصية 
غريبة تتمئل فى أن قفاز اليد اليسرى يتحول الى قفاز يد يعلى اذا دار 
دورة كاملة حول الشريحة ( لا فرق هنا بين وجهى القفاز ) ٠‏ 


وتعد الخصائص سالفة الذكر خصائص طبوغرافية أى تنتمى' 
دراستها لعلم الطبوغرافيا (0501029) , وهى ترتهن بخاصية تواصل 
المكان فقط ولا علاقة لها بأية خصائص آخری مشل الحجم أو الشكل 
التفصیل الدقيق ۰ وحتى عند هذه المرحلة بتبين أن المكان الحقيقى له عدد 
کببر من البنيات التى تتجاوز مجرد وصفه بأنه م فثة من النقط » 


۸ 


(ساصذمم 0۶ 866 , وانها بنيات ترتهن بخصائص التواصل والتعدد. 
البعدئ ژالاتصال والاتجاه . بخلاف. عدد آخر من الخصائص الرياضية التى 
تتجاوز مجال هذا الكتاب 

وحتى مع هذه القيود ء من الوارد بناه نماذج رياضية للمكان تختلف. 
كثيرا فى خصائصها عن المكان القیقی وثمة مزيد من القيود المهمة التى. 
ينبغى فرضها من أجل التوصل الى نماذج معقولة للكون القیقی وتعد 
طریقة تحد ید موقع النقط سوا بعلامات هتصلة أو بالاحدائیات واحدة. 
من آبرز الخصائص العملیة البسيطة للكون ولنضرب مثلا شائعا لذلك 
وهو طريقة تعيين موقع مدينة عن طریق تحدید خطی الطول والعرض لها 
وهما رقمان یحددان النقط بشكل متصل على السطح الارضی ثنائی الابعاد 
ویمکن وضع نظام من ثلائة آرقام تحدد على سبیل الثال الطول والعرض 
والارتفاع ء لتعيين موقم الاجسام فى الفضاء ۰ وترتهن قيمة هذه الارقام, 
الثلائة بنوع النظام الاحدائی الستخدم فلو نقل على سبیل الثال موقم 
البداية بالنسبة لخطوط الطول من جرینیتش الى باريس 2 فسوف يتغير واحد. 
من الرقمين اللذین یحددان مواقع الدن فى العالم ۰ وقد نختار طريقة آخری 
لتحديد الواقم على سطح الارض وذلك بان نحدد اتجاهاتها ومسافاتها من 
مدينة معينة , ولتکن مكة مثلا ٠‏ وقد یقتضی الامر الاستمانة باکثر من نظام, 
احدائی واحد لتفطية الکان كله بشکل دقیق فلا يصلح على سبیل الثال. 
نظام خطوط الطول والعرض لتحدید الواقع القريبة من القطبين ۰ ولابد فى. 
حالة الحاجة ال اکثر من نظام احداثى واحد , من بناء علاقة دقيقة بين النظم 
الاحدائیة الستخدمة ۰ ویسمی الکان التسم باحدائیات متصلة متناغمة: 
« جامع » (manifold)‏ 


ويتسم الکان القیقی ء علاوة على کونه جامعا بان له بنية هندسية 
structure)‏ 560236]1081) , وتشتمل هذه البنية على عدد من المعالم نذکر . 
منها آقصر طریق بين نقطتين والزوايا والسافات وتسمی الاماکن التی 
تتسم بهنه العالم « الاماکن الترية » , وهی تنقسم الى آنواع عديدة ۰ وکان. 
الناس ( باستثناء قلة من علماء الریاضیات ) یفترضون أن الکون الحقیقی 
هو مکان متری لا یخضم الا لقواعد الهندسة الستوية الاقليدية التی وضع 
مبادئها العالم الیو نانی القدیم اقلیدس (114ءا5) ۰ و بقول النظام الاقلیدی 
بان مجموع زوایا المثنلث تساوی ۲۱۸۰ ۰ وانه بالامکان دائما رسم خطو ط 
متوازية ۰ وتلك هی الهندسة الستوية التقليدية التی تدرس فى الدارس ء 
غير آننا سنری أن النظریات الحديثة بشان الکان تنطوى على وجه التحدید. 
على خاصية امکان تغبر البنية الترية من موقع لاخر ومن زمان لاخر » وذلك," 
بعنی أن مبادىء الهندسة الاقليدية لم تعد تصلح للتطبیق فى هذا الجال ٠‏ 


ره 


۹۹ 


4 
2 


وقبّل أن ننهي مناقشة الخصائص الرياضية للمكان الحقیقی لابد من 
ذكر“كلمة بشان الزمان والمكان / الزمان ولا شك أن الزمان يشارك 
.لكان فى العديد من خصائصه فالخصائص الطبوغرافية » مثل التواصل 
” والاتجاه والاتصال ء واحدة على الارجع ء وان كان الزمان يعد ذا بعد واحد 
وليس ثلائة أبعاد كشأن المكان وع یتسم كذلك يبنية مترية اذ يمكن 
رتعر یف السافة بين نقطتين من حيث الوقت بأنها الدة بين حدثين ( من 
الساعة الواحدة الي الساعة الثانية مثلا ) وتبعث هذه الأسباب عل اعتبا 
نا متر با ریاضیا أ المعد ٠‏ ولا ٠‏ ولا پنیفی أن یؤدی ذلك آلى ارباك 
7 أو الى دفعه الى الاعتقاد بان الزمان هو مکان حقيقى فى صورة مقنمة 
مستترة أو أى شيء ٭ من جذا القبيل علاوة على ذلك فلقد ثبت أن توحيد 
الابعاد الثلاثه 2 للمکان" والبعد الواحد للزمان فی اطار « مكان ‏ زمان ء 
:رباعی الأبعاد يتسم ایضا يصبفة التر ية و يعطى نتائج آدق . وبالتالى 
وف نستخدم دائما ُلبة « اكان » في البسياق اریافی > لتفطية جوانب 
كل من المكان الحقیقی والزمان أو الزمكان 






۱ ۳ الکان والزمان فى الفهوم النیوتونی 


ولقد اکتشف العلماء الیو نانیون القدماء الخصائص الترية للمکان 
بالقر به من سطح الارض ودرسوها نقدر كبير من التفاصيل. وجاءت 
«لهندسة الستوية الاقليدية بتعريفاتها ونظریاتها ممبرة .وشاملة هذه 
«لخصائص « الاستاتيكية ٤‏ غير أن الخصبائص « الديناميكية » للعالم لم 
تبناولها نظرية رياضية ثابتة ٠‏ الى أن جاء « بیج نيون » في القرن 
السبابع عشر » فکان له السبق فى وضع « نظرية ج رکه » الاجییبام المادية ٠‏ 
ولان مسار الجسم المتخرك_هو مکان یقطع فی زمان « کان ه لزاما آن تر بط 
عذہ النظرية بين لكان والزمان فى سلسلة من إل القزانين ٠‏ وفکنا اقتشتت 
« نيوتن » العلاقات الرياضية الميسيطة التی تحکم حرکة الاجسام الصلبة 
النموذجیه ولقد نجت بهذا العمل الرائع بنية علم الطبیمة .الذی استمر 
قرونا بعد ذلك ۱ 





وقد اقترح نیو تن € نموذجا للمكان باعتياره مادة مستقلة تتحرك 
خلالها الاجسام المادية والاشعاعات تماما مثلما تسبح الاسماك فى الاه 


۲۰ 


وذلك يعنى أن كل جسم ينفرد بمحل واتجاه فی المكان الذى يحتويه » وآن. 
المسافة بين حدثين معروفة تماما حتی لو وقع الحدثان فى توقیتیز 
رف 


4) ويستند مفهوم. «نيوتن» للزمان بشدة على فكرة التزامن {simulteneity)‏ 
ويتسم الزمان فى هذا النموذج بأنه عام ومطلق وتضفى صفة العمومية 
على الأحداث التزامنة ( أى التی تقح فى توقيت واحد ) معنى امكان وقوع 
هذه الاحداث فی مواقم متفرقة من المكان ء أي أن الساعة الثانية عشرة فى 
لندن على سبیل‌الثال تعد الثانية عشرة فى. جميع أنحاء العالم ( حتى لو 
اطلق عليها السابعة فى نيويورك ء فذلك من قبيل الاصطلاح المتفق عليه . 
الهم انها تعنى اللحظة نفسها وفقا لنظرية نيوتن ) وتقتضى تلك النظریة 
أيضا أن یظل المكان والزمان مطلقين . أى يتسمان بالاستقرار والثبات. 
بغض النظر عن مسلك المحتويات ( الأجسام المادية ) ويعتبر « نيوتن » 
كذلك , على نحو ما سنری لاحقا , ان المكان يمكن أن يؤثر على المادة فى ظل. 
بعض الظروف بینما لا تؤثر الادة عکسیا على الکان ۲ 
ولا كانت نظر ية 0 نيوتن » تعتبر ان الکان هو مادة مستقلة فانها 
تصطدم مع الدرسة العلاقاتية التى تری أن الناقشة الكانية والزمانیة 
ما هى الا تعبير لغوی ملاثم لوصف العلاقات بين الاجسام الادية ومن هذا 
النطلق فان اعتبار الکان کیانا ماديا يعد ضر با من العته > تماما مثلما نصف۔ 
م جو الكآبة » الذی يل المعارك بانه عنضر مادی ملموس فالقول بأن الناس. 
مکتذبون نتيجة جو التوتر السائد بعد العر که ان هو الا تعبير لغوی بقصد. 
به انهم مکتثبون نتيجة الحالة العنویه التی یعیشها القاتلون بعد العر که 
وما من آحد يقول ان هذا « الجو » الثقيل موحود بسكل مستقل عن القاتلن 
نحیث یمکن قياسه بای نوع من الاجهزة ! وبالتال لا يمكن اعتبار الکان 
مادة ملموسة الا اذا آمکن رصده أو اذا كانت له تأثيرات مادية ملموسة 
كيف یمکن على سبیل الثال تحدید موقع جسم ما فى الکان , بینما الکان ء 
حسب تعر یف هذه الدرسة له , هو شىء عديم السمات وا عالم ؟ وق القابل. 
فانه بوسعنا تحديد موقم جسم ما « بالنسبة » لفثة من الاجسام الاخری ء 
فیمکن مثلا استخذام خطوط الطول والغرض لتحدید بعد موقع ما من خط 
حرینیتش وخط الاستواء على التوایی علاوة على ذلك فما من سبیل, 
للاستدلال على الخصائص الهندسية للمکان الا عن طريق الرصد باستخدام 
آدوات مادية واشارات ضوئية ,2 فمن البسير مثلا التحقق بدرجة عالية من 
التقر ببه من أن مجموع زوايا المثلث یساوی ۶۱۸۰ لو استخدمنا جهان” 
مزواة وعمودا مدرجا فهل كان سيتسنى لنا استنتاج هذه الخاصية"لو 


ره 


۲٦ 


4 
فك 


9 


كنا فی؟مُکان خلاء ؟ ورغم أن الحیط متمائل فى شتی بقاعه ء لیس ثمة 
و مو سورس جا بسا مر 
ِوالشعور بمقاومته فهل يسفر تحرك الاجسام عبر المكان عن ۵ئ 
۔علموسة ؟ وهل يؤثر المكان على الجسم المتحرك بنفس الطر بقه التى یڑ 
بها البحر على سمكة متحركة ؟ 
أما فى النموذج « النيوتونى » للمكان والزمان فان مناقشة « سرعة » 
جسم يتحرك ف المكان تعد مسألة ذات معنى ء فالسؤال القائل : « بأية سرعة 
تتحرك ؟ » هو سؤال شاثع ومفهوم وله رد منطقی ومن البدمی آن 
يقول المرء الجالس فی غرفة معيشته انه ساكن لا يتحرك ء ولكنه لو تفكر 
۔قلیلا فسيتذكر انه فى الواقع يدور مع الارض حول الشمس فما هی 
.سرعة الأرض ؟ ولا يمكن الاجابة على هذا السؤال الا اذا علمنا بأية سرعة 
تتحرك الشمس . فالشمس تدور فى واقع الأمر حول المجرة ولا بقف 
الأمر عند هذا الحد حيث ان جميع المجرات المعروفة تبتعد عن بعضها فى 
اطار عام من التمدد ء الكون اذن يموج بالحركة ولكن هل ثمة شىء ثابت 
لا بتحرك فى الكون ؟ وكيف يمكن تحديد مثل هذه الحالة من الثبات ؟ 
ولقد ساد اعتقاد على مدى قرون بأن الارض ثابتة لا تتحرك فى الكون 
۔وآن الشمس والقمر والنجوم تسور حولها بانتظام بالغ الدقة ‏ غير أن 
':نيكو لاس كو بر نیکوس (قتاءعقد002612) قق([٥ط: 0٦1‏ ر بولندى ۱١۷١‏ ۱۵۶۴) 
دمر هذه الفكرة المريحة التى تضح الانسان فى مركز الكون . وأثبت أن 
"الشمس تقع فى مركز المجموعة الشمسية وأن الارض تدور حولها ولم 
.ببرأ الانسان منذ ذلك الحين من الصدمة الفكرية التى أصابته من جراء 
فقدان الارض لوضعها المتميز 
ويجد الاطفال الصفار صعوبة فى تقبل فكرة تحرك الارض لانه 
اليس ثمة ما يجعل المرء پشعر بأنها تتحرك وقد نفهم جانبا مهما من 
اطبیعة الیکانیکا لو حددنا أنواع الحركة التى يشعر بها الانسان فلو 
أراد راكب فى طائرة أن يعرف ما اذا كان محلقا فى الجو أو مرابطا على 
٣لأرض‏ ها عليه الا أن ينظر من النافذة ما لو كانت الطائرة بلا نوافذ 
“فلن يكون متيقنا من وضعه غير أن أيا من عمليتى الاقلاع والهبوط أو 
ما تتعرض له الطائرة من مطبات هوائية كفيل بان يقنع الراكب بانه محلق 
فى الهواء ومع ذلك . فحتی هذا الانطباع یمکن أن يزول لو كان تحلیق 
الطاثرة يتم فى انسياب وعلى صعيد آخر ما أسهل أن ننخدع الانسان 
بالاحساس بالحركة فمن هنا لم يشعر ذات مرة وهو مسافر بالسكة 
الحدید أن القطار بدأ يتحرك ثم یفاجا بعد برهة بانه لم يبرح مكانه وان 
قطارا آخر على سكة موازية هو الذى كان يتحرك. فى عکس الاتجاه ! 


لن 


وبتعميم هده التجارب يتضح أن الاحساس بالحركة لا يحدث الا اذا 
كانت الحركة غير منتظمة فالراكب فی الطائرة سوف يشعر ‏ حتى لو 
کان أعمى بأية مطبات أو ای تغيير فى السرعة أو الارتفاع أو الاتجاه 
كذلك فان وصلات عربات القطار كفيلة ء ہما تتعرض له من شد وجذب › 
باقناع الراكب ہما اذا كان قطاره هو الذى يتحرك أم القطار الآخر ولعلنا 
نقول بشىء أكبر من الدقة ان المرء لا بشعر فى المعتاد بالحركة ذات السرعة 
النتظمة ( أى التى تجرى بدون تغيير فى السرعة أو الاتجاه ) ء ولكنه يشعر 
يالحركة « المتعاجلة » (800616:58660) أى ذات السرعة المتزايدة 
( أو المتناقصة بالطبع ) 


وقد وضع « نيوتن » هذه الاعتبارات فى اطار علمى محكم بأن صاغ 
قانونه المعنى بحيث لا يرتهن بسرعة الاجسام وانما بعجلتها فقط لقد 
آراد أن يقول بذلك انه لو تحرك جسمان حركة منتظمة ولك بسرعتين 
مختلفتين فلیست ثمة تجربة يمكن أن تفيد ہما اذا كان أحدهما يتحرك 
والآخر ثابت ( أو العکس ) آم أن الاثنين يتح ركان , وکل ما يمكن أن يقال 
بشكل منطقى عن هذين الجسمين هو أنهما يتحركان بصورة منتظمة 
بالنسبة لبعضهما 

ومن الامور المعتادة أن نتخذ من حالة حركة معينة «اطارا مرجعیاء 
fram)‏ ٥ط٥۲٥٤۲6)‏ ء وقد نتخیل مراقبا وعمیا يتبوأ کل اطار مرجعی 
ولا تعترف قوانين « نيوتن » بوجود فثة مميزة من الأطر المرجعية تحظى 
بصفة « السكون »> فلی تحرك منتظم يعد فى ظل الميكانيكا النيوتونية 
تحركا نسبیا ولو قيل على سبيل المثال ان عربة تتحرك بسرعة خمسين 
كيلومترا فى الساعة فانما يعنى ذلك خمسين كيلومترا فى الساعة بالنسبة 
لرصيف الشارع ولا يحمل هذا القول وفقا لقوانين « نيوتن » سوی 
هذا المعنى 


وعلى عکس الحركة المنتظمة التى تكتسى سمة النسبية ء فان الحركة 
المتعاجلة تعد مطلقه 85501116 حسب نظرية « نيوتن » ۰ أى يكن ايجاد 
تحارب توفر بقدر كاف من اليقين ردا علی السوّال القا ئل « هل هذا الاطار 
الرجمی متعاجل أم لا ؟ »> ويمكن تماما اجراء هذه التجارب من داخل 
النظام المتصاجل ذاته دون الحاجة للرجوع الى العالم الخارجی ولو استعنا 
بواحد من الأمثلة المذكورة آنفا فسوف نلاحظ اننا لو وضعنا بيضة على 


منضدة مستوية فى طائرة محلقة بسرعة منتظمة فلن تتعرض البيضة لا ینم" 


عن انتظام حركة الطائرة اما لو ابطات الطائرة بشکل فجائى او أسرعات 
2 


e 
9 


۲۳ 


% 


2 


es 8‏ 3 
فسوفي "تتدحرج البيضة من على المنضدة وتنكسر من شان العجلة اذنه 
آن"تکسر البيض ٠‏ اما السزعات النتظمة فلا تكسره ! 

رو 


€ 9 


شكل ۱- ه 


الشکل ۱ ب ٠١‏ نسبية الحركة النتظمة لو أن کیسولتی فضاء 
كانتا تقتوبان من بعضنهما بسرعة عشرة اللف کم فى الساعة فى الفضاء 
الخارجی ء فان کل مجموعة من رواد الفضاء ستشعر أن کبسولتها ساكنة 
وان الكبسولة الثانية هی التی تتحرك صوبهم ۰ فمن من الجموعتین على 
حق ؟ لا يمكن ایجاد رد على هذا السؤال " ولیس هناك ای جهاز میکانیکی 
من شانه ٠‏ لو وضع فى الکبسولة ء ان يرصد سرعتها النتظمة » ولا مجال 
فى مثل هذه الحالة الا لرصد السرعة النسبية بين الکبسولنین 


ولا كانت الحركة النتظمة تعد حالة لا تسترعی الانتباه وفقا للقوانن 
النيوتونية ويمكن اعتبارها حالة « طبيعية » لم يسح « نیوتن » ال 
« شرح » هذا النوع من الحركة , ولكنه اهتم بدلا من ذلك بالحركة ال متعاجلة 
ورأى ان هذه الحر که تحتاج دائما سببا لها 2 ولقد أطلق على هذه الاسباب 
اسم « القوى » فالحجر الذى يسقط على الأرض يهوى تحت تائبر قوة 
الجاذبية التى تعاجله الى أسفل والارض تدور حول الشمس وفقا لمبدآ 
مشابه وتؤكد قوانين « نيوتن » ان سرعة كوكبنا فى الفضاء لا تحتاج 
تفسيرا » فالناظر فى اتجاه سرعة الارض لا بجد شیئا ملحوظا من شانه أن 
بعلل هذه السرعة ء غير أن اتجاه حركة الازض یتغبر باستمرار حیث انها 
تدور فی مسار منحن حول الشمس وهذا الانحناء على وجه التحدید هو 
الذی یحتاج تفسیرا فى هذه النظرية , لان أى جسم يتحرك فى مسار منحن 
انما يتعاجل باستمرار فى اتجاه متقاطع مع المسار ومن هذا المنطلق فان 
آو, ك و کب يتحرك فى دائرة یتفر اتجاه سرعته بشكل مستديم صوب 


۳ 


مركز الدائرة ( الشكل )٦--١‏ وما دامت الارض تتعاجل على الدوام في 
اتجاه م ركز مدارها ( شبه الدائرى ) فهذا هو ما يستوجب التفسير ولو 
نظرنا الى مركز مدار الأرض فسوف نجد فعلا شيئا يلفت النظر وهو 
الشمس وجاذبية هذه الشمس هی التی تدفم الارض لان تتحرك حولها 
فى هذا السار المنحنى الى الابد ٠‏ ولو زالت الشمس لعادت الارض الى 
حركتها المنتظمة ولاقاعت فى مسار مستقيم ٠‏ 


مدار الارن 
(ب) (ج) پیا وت 


۱ 


0") 


الشکل ۱ - ۰ : الحركة الداثریة ھی بمثابة عجلة ء تدور الارض حول. 
اللسمسى نسرغة كابتة فى مدخ شبه ڈائزی ۰ غير ان اتام سرغعة الازض يتغير. 
على الدوام ۰ قعندما تكون الارض غند التقطة ( ۱ ) فهن تتحرك فى الفضاء. 
صوب النقطة (ب) ولكن نظرا لاتخناء المسار قانها فى الواقع تدیل للداخل. 
نحو النقطة (ج) ۰ ویاتی هذا التغيير فى اتجاه الخركة بطول ب ج صوب. 
الشمس ٠‏ ويعزى هذا التغير فى السرعة ‏ ای الغجلة ‏ الى قوة جاذبب 3 
الشمس التى تجذب الأرض فى اتجاه ب ج وليست ثمة قوة تعمل فى 
اتجاه السرعة الخطية المسارية ( الاسهم المنفردة ) 


ويقول قانون « نيوتن » الثانى بشسأن حركة الاجسام ان عجلة الجسم 
تتناسب طرديا مع القوة المثئرة عليه ( العلاقة ١ - ١‏ ) وتسمى النسبة 
الثابتة فيما بين القوة والعحلة كتلة القصور » للجسم أو باختصاز. 


كتلة الجسم 


القوة = كتلة القصور (22855 021651:1) × العحلة ( 4١01١‏ 


2 


وعلی ذلك فلو زالت القوة » فسوف تتوقف العحلة و بستمر الجسم:* 
يتحرك بسرعة منتظمة ولن تتغير المعادلة ( )١ ١‏ باضافة سرعة اة 
7 


9 


Yo 


الى الجیسم ٠‏ لان تغير السرعة فقط آی العجلة ۔_ هو الذی يحسب فى هذا 
القإنوّن الثانى وتعبر المعادلة ( ١ ١‏ ) أيضا عما نلاحظه من أنه كلما 
ادت كتلة الأجسام صعب تعجيلها بنفس القوة المؤثرة ( دفع السيارة 
أصعب من دفع الدراجة ) " ولا شك أنه لا يمكن حل هذه المعادلة الا بعد 
معرفة طبيعة القوة المؤثرة ء لان هذه القوة قد تكون متغايرة مم المكان أو 
الزمان 


9 


ولو قرأنا القانون الثانی « لنیوتن » من الیسار الى اليمين فسنجده 
یقول ان النظام التحرك بسكل منتظم لا يؤثر بأية قوی على مکوناته 
ومحتوياته . ولذلك فان مسلك هذه الحتویات ( وقد تشمل البشر ) لایمکن 
أن یتفر نتيجة الحركة النتظمه للنظام ككل ۰ وذلك يعنى أنه ليست هناك 
وسيلة « ميكانيكية » للتمييز بين حالة حركة منتظمة وأخرى 


وقد يتساءل البعض لاذا لا تتجلى بشكل مباشر هذه المبادىء المتعلقة 
بالحركة ؟ والرد هو أن هذه المبادىء تببو للوهلة الأولى متناقضة من خلال 
المارسات اليومية على الأرض ولنشرح ذلك بالثال التالى هب أن عربة 
تسیر فى طريق مستو بسرعة ثابتة مقدارها ٥٠٥‏ كم /ساعة ء هذه العربة لابد 
لها من محرك ولكن ألا يتعارض ذلك مع قوانين « نيوتن » التى تؤكد ان 
مثل هذه الحركة المنتظمة تتم بشكل تلقائی بدون قوة دافعة ء وانه لا حاجة 
لهذه القوة الا لمعاجلة العربة ؟ والرد على هذا السؤال هو أن العربة تحتاج 
بالفعل قوة دافعة حتی من أجل الابقاء على سرعتها النتظمة . لانه لابد فى 
الواقع من التغلب على ما يواجهها دائما من احتكاك ومقاومة هوائية . ولو لم 
تكن هناك قوة دافعة فمن شأن هذه القوى المناوثة أن تعمل ٠‏ وفقا لنفس 
هذه القوانین . على ابطاء العربة الى أن تتوقف (بالنسبة للارض بالطبع!) 
وفى حالة حركة الكواكب حول الشمس فان قوى الاحتكاك تعد ضئيلة 
للغاية بحيث يمكن اعمالها ويعزى ذلك الى أن الارض تتحرك فی فراغ 
شيه تام , ولیس عبر وسط مادى من شأنه أن يؤثر على حركتها ۰ وينسحب 
ذلك على كبسولة الفضاء فهى تكتسب عجلتها الاصلية بفعل المحركات 
الصاروخية التى تضعها على مسارها ء ثم تكمل الكبسولة رحلتها فى الفضاء 
بدون قوة دافعة آخری لانه ليست هناك قوى احتكاك تعمل على ابطائها 
اذن » المكان فى حد ذاته ( الفضاء فى هذه الحالة ) لا یژثر بای قوى عل 
الأجسام المتحركة 


ولا كانت الآليات الأرضية تتعرض لقوى احتكاك تعمل فى حالة 
عدم وجود قوة دافعة على ابطاء حركتها وتبديد طاقتها الحركية فقد 


٢ 


أدى ذلك الى تولد اعتقاد خاطيء بوجود حالة طبيعية فى الكون تسمى 
السكون » وهی الحالة التى تصل اليها « منظومة متحركة ء بع أن تستنفد 
طاقتها و « تتوقف » وقد ساعدت روايات الخيال العلمى ء وحتى أكثرها 
حيكة على ترسیخ هذا الاعتقاد الخاطىء من خلال الاصرار على تجهيز 
مركبات الفضاء بالمحركات وصواريخ الدفع التى تعمل باستمرار على ايقاء 
الحركة المنتظمة للمركبة فى الفضاء ونذكر مثالا لذلك ما جاء فى احدى 
الحلقات التليفزيونية الشهيرة من أن « الموت فى الفضاء » كان المصير الذى 
آلت اليه سفينة فضاء نضب مصدر طاقتها ولا شك ان مثل هذا النوع 
من الشطط يلحق ضررا بالغا بعملية نشر الثقافة العامة ومن غير المعقول 
حقا أن يظل بعض كتاب الخيال العلمى حتى الآن بعيدين عن تلك المبادىء 
التى آرساها « نيوتن » منذ نحو ۲۰۰ سنة بينما نسخت هذه المبادىء منذ 
ثلائة أرباع قرن بنظرية النسبية التی وضعها « اينشتين 6 


والسؤال الطروح الآن هو كيف تحقق قوانين « نيوتن » بشأن 
الحركة , ہما سجلته من نجاح باهر فى وصف مسارات الكواكب حول 
الشمس , النموذج الذى وضعه هذا العالم للمكان والزمان ء لاسيما وان 
الخصائص الميكانيكية للاجسام لا تشكل وسيلة لتحديد موقعها وسرعتها 
فی المكان ؟ ولا شك أن هذا السؤال يعد حجة قوية تعزز النظر به العلاقاتیة 
التى لا تعترف بالمكان كاطار مرجعى نرجم الحركة اليه ٠‏ ومع ذلك فما زالت 
الميكانيكا النيوتونية توفر اطارا یتیج قياس نوع من الحركة عبر المكان 
وهو الحركة المتعاجلة ٠‏ وتقودنا «العجلة» الى نوع من القوى المعروفة والتی 
يطلق عليها فى بعض الأحيان قوى القصور الذاتی ونضرب لها مثلا 
ہما پشعر به المرء من ضغط لاسفل عندما يركب مصعدا يتحرك لأعلى أو 
بقوة الطرد المركزية التى پشعر بها انسان يركب لعبة « دوامة الخيل » فى 
مدينة الملاعى ٠‏ ولا يحتاج الأمر الاسترشاد باجسام آخری فى المكان المحيط 
بالمصعد أو دوامة الخيل لیعرف الراكب آنهما فى حالة حركة متعاجلة 


ولكن ما هو مصدر قوى القصور الذاتی ؟ ان نيوتن » يعزى هذه 
القوى الى المكان الذى نجرى فيه الحركة المتعاجلة ولو كان ذلك صحيحا 
غانه يعنى أن يظل المرء بشعر بقوة الطرد المركزى فى دوامة الخيل لو دارت 
بالنسبة للمكان المحيط بها حتی لو أخلى الكون من كافة محتوياته عداها ! 
لذلك تعتبر قوی الطرد المركزية ظاهرة تفند الذهب العلاقاتی وترسی فک 


عادیة المكان ہے کت EKS WN:‏ لا ۹ 
کی کے او مدن نز 


2 


0 


.۷ے ٤‏ ماخ والنظرية العلاقاتية : 


2 
7 
2 

53 


ر وبينما تعجز قوانين « نيوتن » عن توفير وسيلة تتيح تحديد موقع 


جسم ما فى المكان وقياس سرعة تحركه عبر الکان ء مما يعزز الذهب 
العلاقاتی . نجد أن تأثير القصور الذاتى يعضد فيما يبدو النموذج النيوتونى 
الذى يغكبر المكان عنصرا ماديا يمكن أن یؤثر على الاخسام فى بعض خالات 
الحركة على الآقل 


غير أننا لو تدارسنا المسألة بمزيد من التمحيص › فسنجد أنها محاطة 
بنوع من الغموض فالقول على سبیل المثال بأن قوى الظرد المركزية تظل 
باقية فى دوامة الخيل بعد اخلاء الكون من كل محتوياته عداها لهو قول 
مدحوض تماما ء فليس هناك سوى کون واحد ولا يمكن أن نخليه من جمیع 
محتوياته ومن ثم يمكننا دون الاخلال بشىء الاستعاضة عن مفهوم 
الغجلة ( فى حالة الدوران ) المقاسة بالنسبة للمكان النيوتونى بمفهوم 
العجلة المنسوبة الى ساثر المادة فى الكون ۰ وتلك كانت الفكرة التى طرحها 
فى القرن التاسع عشر الفيلسوف والفيزيائى النسساوى ارنست ماخ 
)Ernst Mach)‏ ( ۱۸۳۸ ۱۹۱۱۰ ) وقد حاول ماخ تعزيز وجهة نظره 
بالاستعانة بحقيقة علمية واقعية معروفة فلو وضعنا بندولا حر الحركة ء 
عند أحد القطبين على سطح الارض وحرکناه » فلن يستمر فى حركته 
التذبذبية فى مستوی الحركة نفسه الى ما لا نهاية ء حيث ان اتجاه الذبذبة 
( أو مستوى الحركة ) سيدور ببطء ليكمل دورة تامة فى اليوم ( فى اتجاه 
غقرب الساعة لو كنا فى القطب الشمالى والعكس فى القطب الجنوبی ) 
ومثل هذا البندول معروض فی متحف العلوم بلندن لمن نعتريه شك فى 
ذلك ؤككمن تفسیز تلك الظاهرة فی دوران الارض خوك مخورها غير 
أن الشىء الجدیر بالملاحظة هو أن مسنتوى ذبذبة البندول يطل ثابتا 
« بالنسبة للتجوم البعيدة » . أى أته رغم دوران الارض لیس هناك تائر 
معاجل للبندول » وهو حر الحركة كما أوضحنا 


نحن اذن أمام حقيقة واقعية تفيد بأن الآلية الميكانيكية التى لا تتعرض 
لقوى قصور ذاتى لا تتعرض كذلك لعاجلة فى حركتها بالنسبة للتجوم 
البعيدة ( أو بالاصح الخرات الأخرى ,2 حيث ان النجوم تدور ببطء داخل 
الجرة ) واذا كانت مثل هذه الحقيقة تعتبر وفقا للنموذج الذى وضعه 
« نبوتن » للمکان مجرد مصادفة فانها تكتسى فى نظر « ماخ » آهمية 
بالغة ۰ فانها لا تعنی بالنسبة له انه يمكن الاستعاضة عن فكرة عزو العجلة 
للمکان بفكرة ارجاعها للنجوم البعيدة فحسب , وانما هی تفترض أيضا ان 


۳۸ 


الآليات الميكانيكية المحلية ( مثل البندول ) ينبغى أن تكون واقعة تحت 
تأثير المحتوى المادى البعيد فى الکون » حتى يمكن «معرفة» الاطار المرجعى 
الحل غير المعاجل ومن هذا المنطلق نسب ہ ماخ » القصور الذاتى الذى 
تتعرض له الآليات المتعاجلة الى « التفاعل » مع الادة البعيدة فى الکون 
انها نظرية عجيبة ! فهى تعنى أن القوة التى يشعر الرء انها تدفعه للخلف 
وهو يحاول دفع سيارة للأمام انما تعزى الى تأثير مجرات تقم على بعد آلاف 
الملايين من السنوات الضوئية !! وتعنى أيضا ان قوى القصور الذاتی 
ستتوقف لو آزیلت المجرات من الكون , أى انه لن يتناثر ركاب دوامة 
الخيل مهما زادت سرعة دورانها لو كانت فى كون خال من المادة 
ولا شك أن مفهوم الدوران أصلا سيصبح بلا معنى فى مثل هذا العالم 


غير أن « ماخ » لم يتمكن من الارتقاء بفكرته هذه عن الكون الى 
مستوی النظرية العلمية ( بل انه لم يستطع حتى أن يحدد طبيعة التفاعل 
مع المادة البعيدة فى الكون ) ء وقد باءت بالفشل كذلك محاولات الكثيرين 
من بعده لتحقيق تقدم فى هذا المجال وسوف نرى فى الباب الرابع من 
هذا الكتاب أن « الجاذبية » هى هذا التفاعل الطبيعى الذى يضفى المصداقية 
على مبدا « ماخ »> ولا تشكل النظرية السائدة بشان الجاذبية تجسيدا 
مقنعا تماما لافكاز « ماخ » , ومح ذلك فان هذ؟ القصؤر ینطوی على شىء من 
الدعم لفكرة عزو العجلة الي ات الا رمن الي فلا يبدو أن هناك أى 
شىء مستمد من -قوانين « الیکانیکاء یجقق :النبوذج .الشامل الذى وضعه 
5 نيوتن » للمكان على أساس ان الأجسام تتسم یوقم محدد فی الکان 
وسرعة عبر المكان وثمة نموذج نيوتونى معدل للمکان حيث تتباين 
فيه بعض أنواع الحركة ( وهی الحرکة .المتعاجلة.التى قبسم بوجود قوى 
القصور الذاتی ) عن أنواع الحركة الأخرى ( الحركة المنتظمة ) التى 
تشكل فثة مميزة ( لعدم تعرضها للقصور لذاتی ) ويطلق على انواع 
الحركة المنتسبة لهذه الفئة «الحركة القصوریة (قصمنامدد (inertial‏ وع 
أطرعا المرجعلة «الاطر المرجعية القصورية» (8 ۶370 (inertial, ۵۲٥۳٢۵٣۰۰‏ 
وبدلا من اعتبار الکان عنصرا ماديا فانه يتخذ صورة أكثر دقة حیث ‏ 
يعتبر وسيلة للتمييز بين هذه الأنواع المختلفة من الاطر .الرجعية 7 


55 


337 


42 





الشكل ١‏ ۷ : اصل القصور الذاتى يشعر الرجل التصلق بدوامة 
الخيل فى )١(‏ بقوة تعمل عل الاطاحة به / فما هو مصدر هذه القوة ؟ 
وقد لاحظ ارنست ماخ أن الرجل يرى النجوم ایضا تدور حوله وتتوقف۔ 
ألقوة المؤئرة عليه اذا توقفت النجوم عن الدوران ٠‏ فھل النجوم هی التی, 
نصيب تلك القوة ؟ لو كان ذلك صحيحا فمن شان قوی القصور الذاتى ان 
تختفى فى الكون الخال من المادة ( الشكل ب ) ۰ ان ظهور مثل هذه القوق 
عندما يتعرض الجسم للمعائجة ( كان يدور ) يكسب الجسم قصورا ذاتيا ء 
او کتلة قصوریة ۰ ومازالت هذه مجرد قكرة تكهنية ٠‏ 


ويسمح التمثيل النيوتونى للمکان والزمان بالفصل بين حدثين من 
حيث الزمان حتى لو وقع الخدثان فى مكانين مختلفين ء آما الحديث عن. 
الفصل بين حدثين من حيث المكان ما لم يكونا متزامنين فهو كلام لا معنى 
له وفقا لهذا النموذج ٠‏ 


وقد نيسر تلك الملاحظة الى الفهم بان نتناول حدثا ها باعتباره شيئا 
يجرى فى توقيت محدد وفى موقع معين من المكان ء ولنضرب مثلا بدقات 


۳٢ 


الساعة فليس هناك لبس فى أن الحدثين المتمثلين في دقات الساعة 
فى الخامسة والسادسة هما حدثان محددان تفصل بيتهما ساعة زمن سواء 
أكنا جالسين أهام تلك الآلة الزمنية فى المرتين أم خلفها أو حتى على سطح 
الشمس (ها لم تمنعنا سخونة المقعد ! ) ما لو سألنا عن الفاصل المكانى 
بين الحدثين فلن نجد اجابة واضحة على الاطلاق فلو كنا جلوسا آمام آلة 
قياس الوقت فلن نشعر أنها تحركت من مکانها خلال ساعة الزمن التى, 
انقضت بين الخامسة والسادسة ء بل اننا سنميل الى القول بأن الحدثين. 
قد وقعا فى توقيتين مختلفين ولكن فى المكان ذانه ( فى غرفة العيشة 
مثلا ) ولكن من الحقيقى آیضا أن الارض قد تحركت خلال هذه الساعة. 
وقطعت نحو مائة الف كم فى رحلتهاحول الشمس وبالتالى لو رصد 
الحدئان نفسهما من على سطح الشمس فسيظهران بفاصل ساعة فى الزمن, 
وبفاصل مائة ألف كم فى المكان لا خلاف اذن فی الحالتين من حیث. 
الفاصل الزمنى ولكن اختلف الامر فيما بتعلق بالفاصل المكانى 


واذا لم يكن هناك من سبيل لوصف العالم المادى الا باستخدام, 
قوانين الميكانيكا التى وضعها « نيوتن » وحدها , فسوف يستبعد المرء حتما 
النموذج النيوتونى الأول للمكان ویقنم بالنموذج المعدل ومع ذلك من 
الوارد أن تكون هناك ظواهر طبيعية آخری من شأنها أن تكون على علاقة 
ببنیه المكان بطريقة مستقلة عن حركة الاجسام المادية وقد تستفل هذمه. 
الطواعر الاخرى لدى تفاعلها مم المادة » فى تحديد سرعة الادض على 
سبيل الثال عبر الکان النیو تو نی ولتاكيد احتمال وجود مثل حذه 
الظواهر لابد من اجراء مراحعة قصيرة للنظربات التعلقة بالجاذبية 
والکهرومغناطيسية 


۵-۱ - نظرية نیوتن بشان الجاذبية الكونية : 


ومن ابرز ما حققته نظرية « نیوتن » من نجاح فى مجال الیکانیکا هو 
قدرتها على أن تصف بدقة حركة الکواکب فى الجموعة الشمسية تحت 
تأثير قوة الجاذبية (gravity)‏ وكان « نيوتن » قد وضع »> اثر ملاحظاته 
ودراسته لعملية سقوط الاجسام ( على نحو ما هو معروف من قصة سقوط. 
التفاحة ) نظرية بشان الجاذبية الكونية وتقول هذه النظرية إن کل 
الأجسام المادية فى الكون تتجاذب فیما بينها بفعل قوة الجاذبية ويمكن 
استنتاج بعض خصائص الجاذبية من خلال الممارسات الیومیة العادية 
فالفادن الذى تقاس به الاستقامة الراسية للمبانى يتخذ وضعا راسي 
بسب الجاذبية الارضبة بما شید بان القوة التى تربط بين جبيلاين 


ره 


1 


6“ 


كيين :قح على خط مرکزیهما ‏ ويمكن آن نعزى قوة الجاذبية بين الاجسام 
ال “نوع من « الشحنة » الجاذبة ء ٠‏ على غرار القوى الكهر بائية الموجودة بين 
7 الاجسام الضحو به گهر بيا وقد ۲ کتشف العالم الايظالى جاليليو جاليق 
Galle).‏ م16نل)) ر ۱٥٦١١‏ - ۱۱۲ ) تلك الظاهرة الطبيعية الهمة التمثلة 
فى أن الاجسام التی تسقط فى وقت واحد بالقرب من سطع الایض تصل 
أيضا فى وقت واحد الى الارض . أى انها تتعرض لقدار متساو من العجلة . 
وسوف نتناول هنه الظاهرة بالتفصيل فى الباب الثالث وبالرجوع الى 
قانون « نيوتن » الثانى ( المعادلة ( ١ ١‏ » التى تقول ان( القوة = 
الكتلة × العجلة ) نجد أن ثبات قيمة عجلة الجاذبية يقتضى أن تتناسب 
قوة الجاذبية مع كتلة الجسم ولتبسيط ذلك الى الفهم فلنتصور جسمين 
احدھما أثقل من الآخر ء ولا شك أن الجسم الاثقل .يشكل صعوبة أكبر فى 
.معاجلته لاسفل , غير أن قوة الجاذبية التی تؤثر ےت 
نسبة زيادة الكتلة بحيث يحدث التعادل فى نهاية الامر ويمكن وصف 
.هذه الظاهرة بان الشحنة الجاذبة تتناسب مع الكتلة . وتلك حقيقة سنری 
.معا آنها تكتسى أهمية بالغة 

بواخبرا ثمة معلومة بسيطة مستمدة من حركة الكواكب فى السماء 
تفید بأنه كلما بعد الکوکب عن الضمس زادت مدة دورته حولها وهذا 
یمنی أن قوة الجاذبية تقل مع زيادة السافة 

و هول قانون « نبوتن » بشنان الحاذ بنة نان قوة الجذب ہیل جسمین 


)( أصمين ) کتلتاهما اك ١‏ وك وتفصل بینهما السافة ف 
بالمعادلة الآتينة 


ج لك ك 
هش أت >> ١‏ ۲ 
ق = س ٢ -١‏ 
حيث ( ج ) هى معامل ایت ذو قيمة متساوية بالنسبة لجميع 
٣لاجسام‏ فى الكون , و بظلق عليها معامل « نيوتن » الثابت للجاذبية » وهو 
عبارة عن قيمة النسبة الثابتة ( الشار اليها آنفا ) اللازمة لتحويل وحلدات 
الكتلة الى وحدات الشحنة الحاذية 


وتجدر الاشارة الى آن نيوتن قد وضع شرطا اسناسیا صعبا خی سا 
القانون 2. حيث افترض أن القوة تؤثر على التو عبر المكان الخالى الفاصل 
بين الجسمين ٠‏ نها ان .نظرنة ۔العاثیر الفوری عن بعد ٠‏ ولعلنا نذكر بان 
التزامن هو مفهوم واضح محدد تماما وفقا للنموذج النيوتونى للزمان 


۳۳ 


ولقد أدمج د نيوتن » قانون الجاذبية ( ٢ ١‏ ) وقانون الحركة 
الأساسى ( ۱ - )١‏ واستنتج أن مسارات الكواكب حول الشمس. هی 
مسارات بيضاوية وهذا صحيم ٠‏ وهو يعد نجاحا مشهودا للميكانيكا 
النيوتونية بل وللفلسفة أيضا حيث انه يثبت أن حتی د الاجسام 
السماوية » , على نحو ما كان ينظر لها فی ذلك الحين ء تخضم لقوانين 
الطبيعة الواقعية التى يمكن التوصل اليها فى العامل الازضية ٠‏ وكم تكرر 
سرد هذا الدرس فى التاريخ كلما اكتشفت على الارض قوانين جديدة بشأن 
أسرار الطبيعة وثبت صحتها حتى بالنسبة لابعد الناطق التى يمكن أن 
نراها فى الكون ! 


٦-٦‏ - نظرية ماکسویل بشان الكهرومغناطيسية والائر 


ورغم النجاح الضخم الذى حققته نظرية نيوتن » فى شرح حركة 
الكواكب حول الشمس تحت تأثير قوة الجاذبية الفورية فانها ه لم » تتح 
ابحاد تقسير سليم لحالة عل درحة كبيرة من التمائل مع حالة الکواکب , 
وهی حركة الجسیمات الشحونة كهر بيا والتى تتفاعل قیما بينها عبر المكان 
الخالى تحت تاثر القوى الكهر بية والمغناطيسية ومثلما أن الأرض تدفع 
فی تحرکھا الى الحيد عن الخط المستقيم تحت تاثر جاذبية الشمس فان 
آی جسیم مشحون کهربیا ء مثل الالكترون , صيدفع الى التحرك فى مسار 
منحن تحت تأثير القوى الكهربية والمغناطيسية ٠‏ ولا جدال فى أن الصورة 
الحديثة للذرة تمائل هن عدة وجوه بنية المجبوعة الشمسية ء حيث تتو سط 
الذرة نواة ثقيلة تحمل شحنة موجبة ( وتناظر بدذلك الشمس ) وندور 
حولها الذرات الخففة المتحركة بسرعة عالية 


غير أن ة ثلاثة اختصلاقات مهمة بن قوى الجاذبي ة والقوى 
الکهر ومغناطيسية : 


اولا : فان بعض أنواع الجسيمات. فقط هى التى تحمل شحنة كهر بية 
بینما ثكمن شحنه الجاذبية فى كافة صور المادة والطاقة 


#افیا ؛ تنقسم القوى الکهربية الى قوى جذب وقوی تنافر مما دقعنا 
الى تقسیم الجسيمات المشحونة الى قثتین فئة تحمل شحنة موجبة وفئة 
تحمل ضشحنة سالبة ٠‏ وبینما تتجاذب الجسیمات. التى تحمل شحنات 
متخالفة تتنافر تلك التى تحمل شحتات متمائلة ما الأحسام الخاضعة 
للجاذبية الكونبة فانها تتجاذب على الدوام وبعزى السبب فی تناق ر 
الشحنات المتمائلة فى الحالة الاول الى أن القوة الكهر ومغناطيسية هی قو 


0 
رت 
46 


2 


کی 


7 


2 
ہ موجهة » أى أن لها اتجاها قابلا للتغير كشأن شدتها ر ويوضح ذلك اذا 
پنبفی طرح فكرة القوى المغناطيسية الى جانب القوى الکھر بیة ) بينما تعمل 


"وی الحاذبية النيوتونية دائما فى اتجاه الخط الواصل بين الجسمين 


اما وحه الاختلاف الثالث والأخير س عذین النوعين الاساسیین من القوی 
الطبيعية فیتمتل فى شدتهما النسبية فالقول بان القوى الكهرومغناطيسية 
عى الذرة تعد أشد كثيرا من قوى الجاذبية الكونية عو قول مبخس ء حيث. 
انها تقوقها بنسبة ۳۹۱۰( أى واحد على یمینه ۳۹ صفرا ! ) ولهذا السبب 
تهيمن القوى الكهرومغناطيسية على كافة ظواعر الحياة اليومية تقريبا 
ومع ذلك فان التكدسات الضخمة من المادة تتسم على نحو ما بالتعادل 
الكهربى ء ویرجحع الفضل فى ذلك الى وجود الشحنات الکهر بية المضادة 
وعل النقيض من ذلك تتسم شحنة الجاذبية فی الادة المكونة للارص بأنها 
تراكمية رغم ضعفها البالغ ومع مرور الوقت ووصول الأرض الى حجمها 
- المكون من ٩۱۱۰‏ ذرة ‏ صار للجاذبية . بفضل الكثرة العدديه تفوق 
ساحق على التائر الكهر ومغناطيسى رغم شدته البالغة 

ويرتبط عجز الفيزيائيين السابقين عن وضع نظرية تأثير عن بعد 
نخص الكهرومغناطيسية بهده الفوارق کما بر تبط شده كذلك بمسألة 
« عدم التناظر الزمنى » على نحو ها سنرى فى الباب السادس وقد آمکن, 
فى السنوات الأخيرة التغلب على هذا « القصور » بحيث صار بوسعنا اعادة 
صياغة نظرية الكهرومغناطيسية وذلك الفرع من العلم المتعلق بها ونعنى 
الكهروديناميكا ( أى حركة الجسيمات الشحونهة کهرنیا وتأثيراتها ) ۰ على 
نمط صیفة التأثير عن بعد ٠‏ 


ولقد جاءت الانطلاقة الکبری فى فهم القوى الكهرومغناطيسية نتيجة 
للانجازات الرياضية البهرة التى حققها فى القرن التاسع عشم الف ائی 
البر يطانى جيمس كليرك ماکسو یل (James Clerk Maxwell)‏ ( ۱۸۳۱ - 
۹ ) ۰ فقد آدمج ماكسويل ٹتائج التجارب العملية التى كان قد آجراها 
كل من الدانمرکی هانز أورستيد(061:8660 (Hans‏ ( ۱۷۷۷ - ١46ا)‏ 
والانجلیزی مایکل فارادای 7878.387 81ط[ ر ۱۷۹۱ - ۱۸7۷ ) والروعی 
هنر بتش لينز 2عم۲ Heihrich‏ ر ٤‏ ۱۸۰ - 1856 ) وآخرون » فى سلسلة 
موحدة من العادلات الرياضية التى تضف بذقة وروعة شكل التداخل بين 
حركة الجسيمات الشحونة کهربیا وطريقة تأثير القوى الكهرومغناطيسية٠‏ 
وتدور نظرية ماكسويل برمتها حول فا أرساه من مفهؤم عميق وجديد تناما 
فى عالم الفيزياء وهو مفهوم « المجال » (618:؟ عطا) لقد أعاد ماكسؤيل 
صياغة قوائین الكهرومغناطيسية بلغة جديدة هی لغة الجالات وتمكن, 


£ 


بالتالى من أن يزيل بدفعة واحدة کل الصعاب والمشباكل المتعلقة بمسالة 
التاثير عن بعد , فاتحا بذلك صفحة جديدة تماما فى تاريخ العلم الطبيعى 
ويتسم الجال من عدة آوجه بقدر أكبر من التجريد قياسا بالجسيم ٠‏ 
وتتمثل فكرة ماكسويل فی أن كل جسیم مضصحون يحيط به مجال 
كهرومغناطيسى كهالة غير مرئية ٠‏ ولا ینکن ادرا وَجوذ متا المجال آلا لو 
نفذت اليد جسيمات مشحونة أخرى » فيظهر عندئذ تأثير الجال فى صورة 
قرة يؤثر بها على هذه الشحنات الدخيلة عليه ولا كان الفیزیائیون فى 
القرن التاسع عشر يميلون الى تشبيه الجال بحركة الوائع ء فقد برز اتجاء 
الى استخدام كلمات مثل التيار المغناطيسى (11113 5208826116) وخطوط القوة 
of force)‏ 1268 (على غرار خطوط التيار streamlines‏ 
بالنسبة للموائع ) وهی كلمات ما زالت مستخدمة حتی الیوم غر أن 
التشبيه بالوائع يقتضى وجود نوع من «الوسط» (حعدال۳06) لینقل تأثير 
الشحنات على بعضها ولقد كان الاقتناع فى القرن التاسع عشر بتمائل 
المحال مع حالة الواثع راسخا بدرحة أن أطلق اسم م الاثر ۰ (ether)‏ 
على هذا الوسط المتعلق بالجال وقد افترض العلماء أن هذا الوسط يملا 
كل المكان الخالى دون أن يكون مرئیا واعتبروا ان المحالات 
الكهرومغناطيسية هی بمثابة ضغوط داخلية (806989868) فى الاثر بل 
ولقد برز احتمال جديد أكثر اثارة : فمثلما يحدث فى أنواع الوسط الالوفة 
مثل الهواء . حيث قد يؤدى ای خلل الى تولد موجات ضغط تذبذبية ( هثل 
موجات الصوت العادية ) تنتشر للخارج بسرعة ثابتة مرهونة ہما یتسم به 
الهواء من خصائص المرونة ء من الوارد أيضا أن يؤدى أى خلل فى الحسيمات 
الشحونة الى توليد موجات ضغط فى هذا الائبر الزعوم بل انه بوسعنا 
حساب سرعة هذه الموجات بسهولة عن طريق الخصائص الكهرببة 
والمغناطيسية لهذا الوسط , وما هو فى هذه الحالة سوى الکان « الخالى » ٠‏ 
وفى الوقت الذى تکهن فيه ماكسويل بوجود مذه الوجات الکھرومغناطیسیة 
كانت قيمة الكميات المتعلقة بها معروفة ء وفى مقدمتها سرعة انتشار الموجات 
فى الائیر والتى تبين أنها سرعة بالغة تصل الى نحو ثلاثمائة آلف کیلومتر 
فى الثانية ونحن نعتقد حاليا أن هذه هی أقصى سرعة فى الكون ( على 
الاقل بالنسبة للاجسام العادية ) غير أن ذلك كان یکتسی معنى آخر 
مهما فى زمن ماكسويل فلقد كانت هذه على وجه الدقة هى السرعة التى 
حددھا عالم الفلك الدانر کی آولاوس رومر (200267 0[81318) ر ٦٦١١‏ - 
1٠‏ لانتشار الاشارات الضوئية بناء على ملاحظاته مدارات أقمار كوكب 


الضوء يتكون من موجات كهرومغناطيسية ناجمة عن حركة جسیمایت" 
مشحونة کهربیا , وتتحرك هذه الوجات عبر المكان فى صورة ذبذبة لائر 


To 


7 


الشتری ! لقد حقق علم الفيزياء فى ذلك الحين طفرة كبيرة فلقد بدا أن ره 


42 


و یتوقف الأهر عند هذا الحد فاذا کان تردد الموجات الصوتية 
۔قاپلاٴللتغر فان نفس الشیء ينطبق على تردد الموجات الكهرومغناطيسية 
..:وألواقم أن التغيرات الحدودة فى تردد الوجات الضوئية تؤدى الى اختلاف 
” لون الضوء ولكن هاذا عن التغيرات الكبيرة ؟ ان الضوء ذاته ينجم عن 
الخلل العنيف عالى التردد الذى يقع نتيجة تعرض الذرات لعوامل التحفيز 
مثل الحرارة العالیة غير أنه يمكن فى العامل توليد أنواع من الخلل 
أضعف كثيرا من حالة الضوء وذلك عن طريق آليات كهربية تتيح تحريك 
الحسیمات الشحونة بترددات محدودة نسبیا فهل پمکن رصے مثل 
عنہ الموجات ؟ نعم بالتاکید انها ليست سوى موجات الراديو التى سعى 
.الى اكتشافها العالم الأ لما نى هنر يتش ھرنز Heinrich Hert:‏ ( ۱۸۵۷ - 
۶ ) وتمكن بالفعل من انتاجها بمد زهاء عشرين عاما من تكهن 
ماكسويل بوجودها ولقد أصيحت اليوم کل سلسلة ترددات الموجات 
الكهرومخناطيسية مالوفة للفيزيائيين . فعلاوة على موجات الراديو والموجات 
متناهية الصفر ( الیکروویف ) هناك الاشماعات الحرارية ( الاشعة تحت 
الحمراء ) والاشعة فوق البنفسجية والاشعه السينية واشعة حاما . وكلها 

مفهومة وفقا لنظربة ماكسويل التى بر بو عمرها الآن على ماثة عام 


وقد وفر الاهتداء الى الموحات الكهرومغتاطيسية وسيلة حاسمة 
لاختبار الموذج الفی وضعه + نیوتن » للمکان والزمان ولقد شکل 
التضر الذی صاحب هذا لاختبار عند مطلع القرن العشرین ٠‏ والصرم 
"الریاضی والفیزیائی البهر الذى نجم عن هذا التغير ۰ منعطفا فى تاريخ 
الفيزياء والفکر البشری برقي الى مستوی الثورة التى فجرها « نیوتن » قبل 
“ذلك بقرئين من الزمان ٠‏ وتتمثل هذه الثورة الجديدة فى نظرية النصبية ٠‏ 







٥‏ رب 
ای 2 
1 
۰ ۱ )ری ا كه ذا 
Ai )‏ ۷ 0 ۸ 
ا ییار 
و 109۷ ا 2 رتم 
2 ر )م 


۳ 


البالب الثا ۳ 


مشوره الس يسه 


ھ٭ ۔ھ ےه #قلة# 





جلو ود۔4 


قا 


۱-۳ المكان والزمان فى أزمة 


رأينا أنه لا يمكن تحديد موقع جسم ما أو قياس سرعته بأية وسيلة 
ميكانيكية وفقا لنموذج المكان المطلق الذى وضعه « نيوتن » ولكن بظهور 
نظرية ماكسويل للکهرومغناطيسية برز امكان استخدام الخصائص البصرية 
- أى حركات الاشارات الضوئية ‏ لقیاس سرعة تحرك الأجسام عبر 
المكان ‏ وكان نجاح مثل هذه المغامرة يرتهن بشدة بمفهوم ماكسويل 
للأثير حيث كان يعتبره نوعا من ا لموائع يملا الفضاء ( ويفترض أنه 
ساكن ) ومن ثم يمكن استنتاج حركة الأجسام فی الفضاء من خلال 
تحرکھا فى الآثير ٠‏ 


وكان هناك على وجه الخصوص اعتقاد بأنه يمكن تحديد سرعة تحرك 
الارض عبر الأثير وفقا للمنطق التالى تدور الأرض حول الشمس فى 
مسار بيضاوى , ولذلك فهى تتحرك عبر الأآثير بسرعة متغيرة ولو اتخذنا 
موقعا ثابتا على سطح الارض كاطار مرجعى ۰ فسنجد أن الاثر يشكل تيارا 
متدفقا موازیا لسطح الارض ولكن يفترض أن يكون هذا التيار خفیفا 
للناية بحيث لا يشكل أية قوة أو مقاومة لحركة الارض والا تعارض مع 
فوانین الميكانيكا النيوتونية » وأدى الى تباطؤ حركة الارض وسقوطها فى 
نهاية المطاف على الشمس ومع ذلك كان العلماء فى القرن التاسع عشر 
يؤمنون ایمانا راسخا بأن تیار الاثر شىء حقيقى تماما وكانت المشكلة 
فى ذلك الحين هى كيف يمكن قياس معدل تدفق هذا الأآثير وتقول نظر به 
ماكسويل ان الضوء ينتشر عبر الأثير بسرعة ثابتة لا ترتهن الا بدرجة 
م مرونة » (61881169) هذا الوسط وهذا يعنى أن سرعة الضوء ء 
لو قيست من موقع ما على سطح الارض ۰ فستختلف بحسب اتجاه انتشار 
هذا الضوه فلو كان الضوء متحركا على سبيل الثال فى اتجاه مواز لتیار 
الأثير فانه سينتقل بسرعة أكبر مما لو كان متحركا فی عكس اتجاه 
التيار 

وتلاحقت الجهود البارعة لقياس سرعة تدفق الاثر وکانت أبرز 
تلك التجارب هی ما قام به فى ۱۸۸۷ الفيزيائيان الأمريكيان آلبرت 
مايكلسون 3116216808 Abert‏ ( ۱۸۵۲ - ۱۹۳۱۲۱ ) وادوارد مور 
Edward Morley‏ ر ۱۸۳۸ - ۱۹۲۳) ولعل أفضل طريقة لشرح فكرة 


تجربتهما هی تشبیه الأثير بتیار هائى فى نهر عادی فلو قارنا بين سباع 


يعبر النهر من ضفة لضفة ثم یمود مرة آخری ( الشکل ۲ - ١‏ ) وآنشر 


9 


۳۹ 


6 


2 


يسبع بنفس السرعة بالنسية للماء ويقطع نفس السافة فى اتجاه التيار 
نم یعود فى عکسه فستحد دائما أن الاول بصل قبل الثانی والسيب 

.رقي ذلك بسیط ويعزى الى أن السباح الثانى يواجه التيار الائی الذى 

"_ يساعده فى الذهاب ولكن يعوقه فى الاياب ء ولان رحلة الاياب أبطا من 
الذهاب فانها تستغرق وقتا اطول ويزيد زمن الاعاقة فى العودة عن 
زمن الساعدة فى الذهاب فتكون النتيجة أنه صل دائيا متاخرا عن 
زميله الذى لا يتعرض فى كل من رحلتی الذهاب والعودة الا لمقاومة ضعیفة 
يمكنه التغلب عليها بالسباحة بزاوية ميل مع التيار 


ہر میم 
¬٦‏ 
احم 








بين کک mn‏ بد 


ی‫ ها ۳ === 


الشكل ۲ - ۱ ضباق شعاع الضوء وفقا لتجرية مایکلسون - مورلی 
يدخل احمد وعلی فى سباق للسباحة وکلاهما يسبع بسرعة ٤‏ امتار فى 
الثانية ۰ ينطلق الائنان من نقطة واحدة (۱ ) فى توقیت واحد » ويصبح 
٠‏ على » فى اتجاه التدار فيصل الى النقطة (ب) ثم یعود بینما یسیح احمد 
نفص الصافة عير النهر الى النقطة (ج) ویعود » ودقوز آحمد فی کل 
مرة ۰ والسیب بسیط : نفترض أن سرعة التیار تساوی مترین فى الثانية 
يصل احمد الى النقطة (ج) فى زمن قدره ١١+‏ ثانیة بینما یصل على 
وقد ساعده التبار فاصبحت مرعته ستة امتار فى الثانية ء الى النقطة (ب) 
فى ٦٦‏ ثانية فقط ۰ غير أن على دفقد نقدمه فى رحلة العودة حیث بواجه 
التیار فنکون مرعته مترین فقط فى الثانية » ولذله تستغرق رحلة عودنه 
۰ دانیة کاملة فيبلخ مجموم زمنه ۲۱۲ لانية ۰ آما احمد فتستفرق رحلة 
عودته نفس زمن رحلة الذهاب فیکون مجموم زمنه ۲۳ ثافية ای انه 
سیسبق على بقارق ۳۲ نانية ٠‏ 


وقد استخدم مايكلسون ومورلى أشعة الضوء « كسياحين » فى تیار 
الأثير حيث بناها ذهابا وايابا فى اتجامين متعامدین ويمكن بمطابقة 
الشعاعین العائدين التوصل الى قياس دقيق للفارق الزمنى فی رحلترهما 
غير أن النتيجة جات محيرة ء بل انها شكلت انفجارا أطاح بشکل حاسم 
بالفيزياء التجريبية وأسدل الستار على صرح النموذج النیوتونی للمکان 
والزمان وكان عمره فى ذلك الحين مائتی عام فرغم أن جهاز مایکلسون۔ 
ومورلى كان دقيقا بدرجة تکفی لقياس الحد الآدنى من التأثير المتوقع نتيجة 
حركة الأرض المدارية فانهما لم يتوصلا ببساطة الى أى شىء على الاطلاق 
لقد توقف تيار الأآثير ‏ ولم يستانف تدفقه بعد ذلك مطلقا 


وقد فجرت مسألة عدم وجود تيار أثير تناقضا جوحریا محرا فى علم, 
الفيزياء وتوالت الجهود سعيا الى ترميم نظرية الائیر ولكنها تحولت 
كلها الى ضرب من السخافة عندما واجهت فکرا قويا جديدا تماما فقد. 
جاء آلبرت اینشتی طأمأقصلئظ1 ختعطلش ر المانىي ۱۸۷۹ -۰ ۱۹۵۰ ) وهو 
واحد من أعظم الفيزيائيين فى العالم على مدى التاريخ » ونسف كل الفهوم. 
الذى جرت فى اطاره تجارب تيار الائیر برمته ولم يقترح شيئا أكثر من 
مجرد التخلى تماما عن النموذج النیوتونی المألوف للمكان والزمان بكل 
ما حققه من نجاح على مدى هذا العمر العلويل واستعاض عنه بنظرية 
أسفرت عن نتائج عجيبة وغير مألوفة ٠‏ وقد نشر اينشتين النظرية الجديدة: 
فى صورتها الاساسية فى عام ۱۹۰۵ وأسماها نظرية النسبية الخاصة 
وقد فتحت هذه النظرية صفحة جديدة فى تاريخ العلم س 


وتنطوى نظرية النسبية فى جومرها على رفض لفهوم «نيوتن» للمکان. 
باعتباره عنصرا حقيقيا فلا يمكن رصد الاثر لآنه لا وجود له كما أن 
فكرة وجود اطار ساكن مطلق يمكن أن تقاس بالنسبة له سرعة حركة. 
الأجسام فى المكان تعد فى محملها محض خيال أما الحركة المنتظمة فانما 
می تعرف « نسبة » ال منظومة مادية آخری كذلك ٠‏ فانه لا يمكن بأية 
حال رصد السرعة الطلقة لحركة منظومة ما عبر المكان لا بوسیلة ميكانيكية 
ولا بأية وسيلة آخری بل ان مفهوم الحركة المنتظمة عبر مكان ثابت يعد. 
برمته بلا معنىي وهكذا سقط الآثر وسقطت معه کل الكيمياء القديمة 
وما يعرف بعلم اللاهوب («0اعنعه(۳۳) فى دنيا الفضول التاریخی رط رح ر 


7 


% 

انمت محله 1 حد ندا عحسا 00 ےر و ۴ ASTRAY EAR‏ ۳ 
فنستی مبدا حدر کت یی ]لد سسب SAD‏ ۶2 © 
۵ 1 2 35 

١ 











ویبتو مبدا النسبية الجديد سلسا للوهلة الأول ولكن سرعان 
دها يتضّح انه محير تماما يقول هذا البداً ان سرعة الضوه ابته فى أى 
إمكآن وهذا يعنى أن الضوء يتخرك سرعة واحدة سواء أقيست هذه 
2 " السرعة على الارض أم فى صاروخ منطلق , وسواء أكان مصدر الضوء * ساکنا 
آم متحركا صوب الشاهد آم مبتعدا عنه ۰ بل انه یعنی أنه لو عمد شخصان 
متحرکان بسرعة عالية على خطين متوازیین ولکن فى اتجاهین متضادین 
الى قباس سرعة شعاع ضوئی واحد فس‌صدان سرعة واحدة ! 


ویتناقض هذا الوضم مع الافتراض السابق القائل بان الضوء 
يتحرك بسرعه ثابته عبر الکان ۰ وقد نضرب مثلا لذلك برائد فضاء بر کب 
صاروخا يتحرك بسرعة بالغة فى اتجاه مضاد لشعاع ضوئی » فمن البدهی 
أن يقابل هذا الرجل الشعاع الضوئی بسرعة اکبر من زمیل له يركب 
صاروخا ممائلا ویتحرك فى عکس للاتجاه حیث يتعقبه الشعاع ویحاول 
أن بتخطاه لا شك أن هذه الحالة تنطبق بشکل صحیح على الوجات 
الصوتية ولن يجادل معظم الناس فى صحتها » كذلك بالنسية للموجات 
الضوئية غير أن ابنشتين ن كان له رأى آخر وهو أن كلا الصاروخین 
سيقابل الضوء متحركا سرعة واحدة ! وذلك يعنى انه مهما بلغت طاقة 
الصاروخ فى تعقب الشعاع الضوئی سيظل هذا الشعاع يبتعد عن الصاروخ 
بنفس السرعة ء كما أنها لن تزيد أو تقل عن السرعة التى يبتعد بها الشعاع 
عن الصاروخ المتحرك فى عكس الاتجاه 


SIOR مہہہہ‎ 


الشكل ( ۲ - ۲ ) : ثبات سرعة الضوء فى جميع الاحوال ٠‏ رائد الفضا 
الامریکی ينطلق صوب النبضة الضوئية وهی تتقدم عليه بسرعة 
4 × ۲۱۰ متر فى الثانية ۰ اما رائد الفضاء الروسى فیحاول الافلات 
من النبضة الضوئية ذاتها وهی تبتعد بسرعة ۹۹۸ر٢‏ × ٠١‏ م/ث 
ويزيد الأمريكى من سرعته ومازال الضوء يتقدم بنفس السرعة 
7٠١ × ۸‏ م/ث انه فى حال افضل من زميله الروسى الذى يبدل 
قصاری جهده فی الاتجاد الضاد ولكن بلا جدوى 


من الواضح اذن أن مبدأ ثبات سرعة الضوه يفسر فشل مایکلسون 
“ومورلى فى رصد أى فارق زمنى بين شعاعى الضوء المتحركين ذهابا وايابا 


9 


فی اتجاهين متعامدين عبر «الاثره فكلا الشعاعين يتحرك بسرعة واحدة 
بغض النظر عن اتجاه حركة الارض وعلى أية حال فان هذا البداً يبدو 
عراء ما لم نستبعد تماما فكرة ثبات المكان والزمان برمتها ولابد أن 
هناك شيئا فریدا غريبا پفسر عجز الصاروخ مهما كانت قدرة محركاته 
عن التقدم قيد أنملة صوب الشعاع الضوثى 


۲ - ۲ سقوط النموذج النيوتونى گلزمان 

ولتصویر کم تكون الأمور غريبة اذا افترضنا ثبات سرعة الضوه » 
عادة ما نلجأ الى مناقشة تجربة شخص يركب عربة قطار ينحرك بسرعة 
عالية ( ولا شك أن الاختیار التواضح لوسیلة النقل التی عادة ما تستخلم 
فى الامثلة من هذا القبيل انما يعكس حقيقة ان القطار كان فى ذلك 
الحین , نحو عام ۱۹۰۵ء هو أسرع مركية بصفة عامة ) 

ويقتضى التوصل الى نتيجة ملموسة أن نتصور مرة أخرى أن القطار 
یسبر بالنسبة لقضبان السكة الحديد بالطبع بسرعة فائقة تصل قيمتها 
الى نسبة كبيرة من سرعة الضوء ( وتجدر الاشارة فى هذا المقام الى أن 
سرعة دوران الأرض حول الشمس لا تزيد على نسبة بالغة الضآلة قياسا 
بسرعة الضوء ) وقد يفسر عدم وجود مثل هذه الوسائل فاثقة السرعة 
فى القرن العشرين السبب فى عدم ملاحظه أى شىء غريب فى حركة الحياة 
اليومية وأيضا سبب هذا الوقت الطويل الذى استغرقته عملية اكتشاف 
نظرية النسبية وعلى آية حال سوف نعتبر أننا نستخدم قطارا 
ارقا ! 

وتتلخص التجربة الوعمیة فى الآتى : نفترض أن شخصا يسمى (۱) 
يقف بداخل عربة القطار ( انظر الشکل ۲ - ۲ ) ومعه مصدر ضوثى قد 
ثبته فى منتصف العربة تماما * وعلى الرصيف يقف شخص آخر يدعى 
( ب ) فى انتظار القطار الخارق » ويمكن لهذا الشخص رؤية الصدر 
الضوئى والغرفة الداخلية للعربة ٠‏ ويتحرك القطار بسرعة ثابتة أمام رب ) 
وفى لحظة معينة يرسل المصدر الضوئى ومضة قصيرة فى كلا الاتجاهین 
بطول العربة وعندما تصل الومضتان الى طرفى العربة يقوم كل من 
(۱) و( ب) برصدهما 

وسوف نلاحظ نتيجة عجيبة لهذه التجربة الوهمية ء فالشخص (۱) 
ا موجود داخل القطار سری الومضتين تنطلقان فى لحظة واحدة وتخترقان 
المكان داخل العربة وتصلان الى طرفيها فى وقت واحد ویعزی ذلك الى 


أن سرعة انتشار الضوه تتساوى بالنسبة للومضتین كما أن السافتي," 


اللتين تقطعانهما متساويتان ۰ أما بالنسبة للشخص ( ب ) الواقف جارج 
e‏ 


0 


42 


9 


(لقطار ,ر فالامر یختلف تماما انه بری هو أيضا النيضتين تتح ركان 
بسرعة واحدة فى كلا الاتجاعين غير أن السرعه تقاس فى هذه الحالة 
.بالنسبة للاطار المرجعى ل ( ب ) الواقف على الحطة-وبالتال سيرى ( ب ) 


۳" الومضة اليسرى تصلالى طرف العربة الأيسر « قبل » وصول الومضة الیمنی 


الى الطرف الآخر ويرجع السيب فى ذلك الى أن ( ب ) يرى ( دون (۱)) 
كلا من القطار والومضتين الضوئینن فى حالة حر که بحيث انه خلال الد 
التى استغرقها الضوء ليصل الى طرفى العربة يكون القطار قد تحرك لبعض 
المسافة ء وبالتالى تکون المسافة التى تقطعها الومضة اليسرى آقل من تلك 
التی نقطعها الومضة اليمنى ومن ثم تصل قبلها بما ان مرعتیھما 
متساو يتان 





دكل ۲ ۴ 
الشكل ( ۲ - ۳ ) : التزامن مسالة نسبية ۰ بالنسبة للشخص (۱) 
تصل النبضتان الضوئنتان الى طرفی العربة فى لحظة واحدة لانهما تتحرکان 
داخل العرية بسرعة واحدة ۰ ویری الشخص (ب) ایضا أن اللبضتین تتحرکان 
بسرعة واحدة بالنسبة للرصيف ولکن خلال البرهة التی استفرقها مشوار 
النبضة ( وتقدر قیمتها + ۱۰/۱ من الیکروذانية ) نکون العربة قد تحركت 
الى موقع جدید موضح بالخط انتقطع ۰ ولذلك يبدو للشخص (ب) ان 
النيضة الیسری تصل الى الطرف الخلفی للعربة قبل ان تصل النبضة 
اليمنى للطرف الامامی لها 

النتيجة اذن هی أن ( أ ) و ( ب ) یشعران بوقعین مختلفين لحدث 
واحد فمن منهما على صواب ؟ هل تصل بالفعل الومضتان الى طرفی 
العربة فى وقت واحد آم أن النبضة اليسرى تصل أولا ؟ ت تقول نظرية 
النسبية ان الاحتمسالن صحبحان فنحن لا تنستطيع أن نقول ان 
٠‏ ( أ ) یتحرك وبالتال فهو على خطا » لان الحركة النتظمة التی یتح رکها 
(۱) لیس لها معنى أو مبرر علمی وما هی الا حركة نسبية بالنسبة ل (ب) ۰ 
وقد يقول قائل ان القطار ثابت والارض هی التی تتحرك فى عکس الاتجاء٠‏ 
ولا شك أن ذلك قد يبدو آکثر اقناعا لأن الارض ی تتحرك بالتاأ کید حول 
الشیس وتقضی نظرية النسبیه بعدم وجود آى اطار مرجعی ممیز 
فما من آحد له وضع خاص یجعله هو « على صواب » وکل من يتحرك 
طریقة مختلفة عنه « على خطأ  »‏ ومن النتائج الحتمبة لتلك النظرية أن 


بعض الصادفات التی كان يعتقد بصورء أو بأخرى آنها تحدت بضکل 
هادف صارت غير موضوعية بالرة » فهی تحدث « بالتسبه » لحالة حركة 
معینه وعلى ذلك فلا تعد » على وجه الخصوص . مسألة تزامن حدثين 
منفصلين خاصية مطلقة محکومه بالحدئین ذاتهما وانما حى نتیجه للطريقة 
الى تتم بها ملاحظة الحدثين وفی الثال السابق نجد أن ما يشل 
بالنسبة ل ( أ ) « اللحظة نفسها » عند طرفى العربة ليس عو ما يمثل 
« اللحظة ذاتھا » كمأ برصنها رب ) 

ولقد بدت هذه النظرة الجديدة للزمان بالغة الغرابة فى مطلم 
الامر ٠‏ وكان الناس قبل ظهور نظرية النسبية يؤمنون ہمبدا وحدة الزمان 
سواء بالنسبة لشخص يركب قطارا أو آخر يقف على الرصيف أو حتی, 
ثالث يقف على كوكب الریخ وکان الزمان فى نموذج « نيوتن » ينصف 
ای آنه گان زماتا واحتا بالتسبة للكون كله ۰ أما الآن ققد صار مفهوم 
الزمان . باعتباره خلفية أو اطارا تقاس بالنسية له الأحداث مفهرها 


بل ان هناك من تبمات نظرية النسبية ما هو اکٹر غرابة فلو 
تخیلنا فى الثال السابق قطارا انیا يحمل شخصا ثالثا يدعى ( ج ) 
ويتحرك فى نفس اتجاء القطار الأول ولكن بسرعة آکبر ٠‏ فسوف يتجاوزه » 
وسوف پشعر ( ج ) عندئذ أن قطار ( 1 ) بتحرك فی عكس الاتجاه ٠‏ ای 
من اليمين الى اليسار فى الشكل ۲ ب ۳ ۰ وبتحليل ممائل للتحليل 
السابق سنجهد أن ( ج ) صبرصد ومضتى الضوه تصلان الى طرفي العربة 
فى توقیت مختلف كذلك , غير انه سيرى الومضة اليمنى هذه المرة هى 
التى تصل اولا لان الحركة بالنسبة له تجرى من اليمين الى اليسسار 
لقد انقلب ترتیب الأحداث عما رصدم ( ب ) فبینما ( ب ) قه رصد 
الومضة اليسرى تصبق الومضة اليمنى ۰ جاء ( ج ) ( وهو على صواب 
كذلك ) فرصد العکس تماما وبذلك تکون نظرية النسبية قد نسفت 
علاقة قبل/ بعد التى كانت تربط بين الاحداث الواقعة فى أماكن منفصلة ء 
غير أن تلك الملاقة نظل قائمة بالنسبة للاحداث التى تجری فی مكان 
واحد . أو بالنسية أيضا للاحداث التى يمكن أن تتصل ببعضها باشارة 
تتحرك بسرعة تساوی سرعة الضوء أو تفل عنهاء والواقم انه لیس بوسم آی 
شخص أن يغير من حالة حركته بحيث بری عجصلة الزمان تدور ال 
الوراء فى اطار مرجعى آخر ان كل ما يمكن أن یتاثر نتيجة تغير حالة , 
الحركة هو « المعدل  »‏ 5868 الذى يجرى به الوقت بالنسبة له رم" 
ورغم أن الترتيب الزمنى خدئن يجريان فى مكان واحد ( دقات الام 

3 


9 


٤٤ 


2 
على ,شبيل الثال ) لا يمكن أن يتغير يختلف الامر بالنسبة للمدة التى 
.تفصل بينهما ويمكن بسهولة فهم السبب فى ذلك ء ولكننا سنلجا فی 
رت" الشرح الى استخدام بعض قوانين الجبر البسيطة وقد يفضل القارىء 
الذى لا يهوى عمليات الجمع والطرح تجاوز الاثبات الجمرى والانتفال 

مباشرة الى مناقشة التأثير الناجم عن ذلك , وهو ما يلى المعادلة ( ٢‏ 5 ) 

هب أن شخصين منتظمى الحركة ( أ ) و ( ب ) يتحركان سرعة 
نسبية بينهما تساوی ( ع ) فى الاتجاه ( س ) ( انظر الشكل ۲ - 4 ) 
ونفترض أن كلا من الشخصين ينتمى لاطار مرجعى صلب وھمی تقاس, 
السافات بالنسبة له » فالشخص (۱) يقيس المسافات س من نقطة بداية 
فى الاطار المرجعى الخاص به وندمز له بالعلامة ( د ) بينما يقيس ( ب ) 
مسافاته ( س ) من نقطة بداية فى اطاره الذى يحمل علامة ( دع 
وبدحى أن ( س ) و ( س ) سیکونان مختلفين الا عند اللحظة التی 
بتطابق فيها الاطاران ( د ) و ( د ) وسنعتبر - دون أن نفقد صفة 
العمومية - أن تلك اللحظة هی نقطة البداية الزمنية ای ن صفر وبعد 
مدة زمنية ( ن ) سوف ترتبط (س ) و رس " ) بالعلاقة الآتية 

س = س + نع 6۱-۲۱ 

حيث لابد أن نضيف الى المسافة ( ن ع ) تلك المسافة ( س ) التى. 
قطعها الاطار ( د) بالنسبة ل ( د ) خلال المدة ( ن ) وتعد العادلة 
١ - ۲ (‏ ) سلیبه وفقا للفيزياء النيوتونية ولكن لابد أن ناخذ فى 
الحسبان أن الزمن (ن) الذى يقيسه (أ) قد لا يتطابق مع الزمن (ن) الذى. 
بقيسه ( ب ) بسبب نسبية التزامن علاوة على ذلك فقد ۷ تتماشی 
العادلة ( ۲ - ۱ ) مع القول بان سرعة الضوه ستظل واحدة بالنسبة 
د(۱) و «ب ) ولعل آبسط تعميم للمعادلة ( ۲ - ١‏ ) من شأنه 
أن يعالج هذين التائریز هه أن نضعها على النحو التالى 


غا " 


ص 
2 


شكل ۲- 1 


٦ 


س = م( س“ + ن*ع) FY)‏ - ۲ ) 
حيث ( م ) هو معامل تقترب قيمته من الواحد كلما كانت ( ع ). 
ضئيلة فتحن نعلم أن الفيزياء النيوتونية تمثل وصفا جيدا للمجريات. 
الفيزيائية « اليومية » وبالتالى فان المعادلة ( ۲ - ١‏ ) تعد صحيحة مادامت. 
السرعة ( ع ) محدودة 
ومادافت الحر ک4 النتظمة تكتسى صفة النسبية فهذا بستوحب آن 
تکون العلاقة ( ۲ ۲ ) متناظرة بين ( د) و ( د“ حيث يمكن 
اعتبار ( د*) هو الاطار الثابت وأن ( د ) هو الذى بتحرك لليسار 
بسرعة (ع ) ٠‏ وبالتالى من موقع الشخص ( ب ) تكون العلاقة :. 
س“ = م (س - نع ) ۳-۲۱ 
وتفيد علامة السالب التى تسسبق السرعة ( ع ) بأن الحركة فی 
اتجاه الیسار 
وبمكن الآن أن نرى كيف أن العادلتن ( ۲ - ۲ ) و (۲۱ - ۲ ). 
تتماشيان مع مقتضی بات سرعة الضسوء التی سنرمز لها ب ضص 
بالنسبة ل ( أ ) و (ب ) على حد سواء وقد نعبر عن ذلك بالقول. 
بان س = ض ن يستوجب أن تكون س" = ض‌ن" وبالتعويض عن 
ض ن = م نض + ع)ءض خن" = من (ض اع) 
( سي ) و ( س ) فی المعادلتين ( "5 ) و ( ۲-۲ ) نحصل على 
ض ن = من (ض + ع )۰ ض ن = من (ض-ع) 
وبحذف ن و ن تكون النتيجة 
١‏ 
۔ سس (؟ :) 
۷ ۰ -ع۲/ض"۲ ) 
وبفحص هذه ا عادلة نجد بالفعل أن العامل ( م ) بقترب من الواحد. 
كلما اقتربت قيمة ( ع ) من الصفر لاحظ أن س = ع ن فى العادلة 
« النيوتونية » ( ۲ ١‏ ) يعطى 
س" = (ض -ع) ن 
وہنا یعنی أن ( ب ) بری وفقا لفهوم نیوتن سرعة الضوء 
ساوی ( ض د ع ) بدلا من ( ض ) 
ولفهم معنى العامل ( م ) والوقوف على أهميته بالنسبة لقیاس ٦‏ 
الفواصل الزمنية بين (أ) و( ب ) سنحذف أولا ( س ) مس المعادلتين ی ۱ 


(۲۰ ۲ ) و ۲2۲۱ ) لنحصل على ۳ 





۷ 


۳ 0 ن - ع6 ”ن 
185 دس مم و 0 ۲ ے0 1 
ض؟ 


6 


2 وتربط هذه الصلاقه بين الزمان ( ن ) الذى یقیسے ( ب ) 
والزمان ( ن ) الذى يقيسه (1 ) عند النقطة ( س )۰ ولا كانت ( س ) 

تتغير بالنسبة لاحداث ثابتة عند نقط محددة فى الاطار ( د ) , فان 
الفاصل الزهنى بين آی حدثين )١(‏ و (۲) فقاسا عند ( ب ) سيكون 
رن -٢‏ ن,١)‏ وسترمز له ب (0۵۵) ء ويرتبط (۵ن“) بالفاصل المناظر 
له بالنسبة ل (۱) » وهو ( أن <ن,- ن ) بالعلاقة الآتية 


iA 





ھن = م ۵ن= << (-0 
۷۷-ص" 

وتفيد العادلة ( ۲ 7 ) پان الفاصلين الزمنيين (& ن ) و( “ن) 
ليسا سواء ما لم تكن ( م = صقر ) ۰ وهذا يعنى أن الحركة النسبية 
بين (۱) و ( ب ) تؤدى الى اختلاف قياسهما للفاصل الزمنی بين حدئین ٠‏ 
وبدهى ام هذا التاثير الكامن فى العامل ( م ) يمد بالغ الضالة 
فيما يتصلق بالسرعات العادية فى حياتنا اليومية . وهی سرعات تقل بدرجة 
فائقة عن سرعة الضوء ( ض ) ولذلك نجد قيمة ( ع/ض ) بالغة الضالة . 
لو اعتبرنا حالة صاروخ ينطلق بسرعة خمسين آلف كم / ساعة فان 
ع/ض - ۰۰۰۵ر۰ فقط وبالتال ١١‏ ۰ ۰ بنمنی آخر 
لو ان شخصا یر کب صاروخا یبتعد عن الارض بسرعة ۵۰ آلف کم/ساعة 
فكل ما سيلحظه من زيادة فى الفواصل الزمنية على الأرض لن تزید 
نسبته على ١/عشرة‏ علاپین جزء من ال ۱ ۱ 

وثمة طريقة اخری لبیان هذه الظاهرن وتلل فى قياس معدل 
تقصم الوقت فى الساعات ۰ ضن شان ساعة محمولة فى صاروخ ان تجری 
بمعدل ابطا من ساعة ممائلة موجودة على الارض ۰ وتجدر الاشارة ال أن 
آلتاثر فى هذه الحالة انما هو بفصل الكان والزهان فقط ولا دخل فيه 
مطلقا لماكينة الساعة ۰ فلا بنبغی لشخص تركب صاروخا أن يظن أن ساءة 
يده قد أصابها عطل أو تعمل بطريقة غير عادية ٠‏ ولا جدال فى أن قياس 
الفواصل الزمنية ء سواء بالساعة . او بالعقل ء أو باية وسيلة آخری » 
من شانه أن يكون متوافقا وبلا فوارق فنحن نعلم أنه يجرى فى اطار 
حقيقة واقعة نتمتل فى أن الارض ذاتها تتحرك بسرعة كبيرة بالنسبة 
للمحرات البصدة ولكن دون أن تحدث ای تائبرات زمنية غريبة ۰ وتتسم 
نظرية النسبية التى تفيد بتباطؤ معدل تقدم الوقت بانها مبنية على 


EA 


نسبية الحركة النتظمة ء ومن ثم فلا مجال لان نقول بان نظاما ما فى حالة 
حركة أم لا استنادا الى أية مشاهدة « داخلية » فى الساعة أو أى شىء 
آخر _ وقد يفيد أن نتذكر معا أنه ليس ثمة حركة منتظية مطلقة 
ولا بلاحظ تائیر الساعة أو ما يعرف عادة باسم تأثير التمدد الزمنى 
الا اذا نظر المرء الى منظومات أخرى هو يتحرك بالنسبة لها ومن هذا 
المنطلق فان راکب الصاروخ يرى الوقت على الارض يجرى ببطء ء وليس 
غی ساعة يده هو وبالثل - ونتيجة التناظر الذى تتصف به الحركة 
النسبية ‏ فان المراقب الواقف على الارض سوف يرى الساعة المحمولة 
فى الصاروخ تجرى ببطء بالنسبة للساعة التى يحملها هو ولو رجعنا 
الى المعادلة ( ۲ ١‏ ) فسوف نلاحظ انه عندما تقترب قيمة السرعة ( ع ) 
من سرعة الضوء ( ض ) فان قيمة المعامل ( م ) تزيد بدرجة لا نهائية 
بحيث يبدو الفاصل الزمنى (۱/ن) ممتدا بشكل لانهائی‌بالنسبة للمراقب 
التحرك بسرعة ( ع ) 

وفى الحالة القصوى عندما تكون (ع = ض) فان (م) = مالا نهاية , 
أى أنه لو تحرك شخص بسرعة تساوی سرعة الضوء فسوف يرى الوقت 
متوقفا تماما ۰ ولذلك يقال « أحيانا » ان الشعاع الضوئى لا يستغرق أى 
اوقت مهما بلغ طول المسافة التى يتحر كها 


۳ - ۳ « التناقض التوآمی » 

ویشکل التناقض الظامري التمئل فى أن كل ساعة تعیل ببطه 
بالنسبة للاخری بعض اللبس آحیانا بالنسبة للقاری» غير التمرس فى 
حنا الجال ۰ ولا ینبغی أن یعتقد أحد أن التمدد الزمنی هو ضرب من الوهم 
يعزى الى انتشار الاشارات الضوئیه أو ای شىء آخر ليست السالة آن 
کل مراقب « يرى » الساعة الاخری تعمل ببطء , انما هی بالفعل تعمل 
يبط - انها حقيقة علمية وقد نلجا الى طريقة مثيرة لتقریب ذلك الى 
الأذهان ء وتتمثل فى تجربه بشترك فیها توآمان ینطلق آحدهما من الارض 
حى صاروخ يجرى بسرعة تقترب من سرعة الضوء » هتجها الى آقرب نجم 
( فى برج قنطورس ) ثم یعود بینما بمکث الآخر على الارض ۰ ویقدر زمن 
هذه الرحلة ء وفقا لقیاس التوام الذی بقی على الارض » ببضم سنوات 
آما بالنسبة للتوام الذی قام بالرحلة فان هذا الزمن سیکون قصيرا بدرجة,*" 


قد لا تكفيه لمجرد الاستمتاع بأنه يتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوو 
6 


۱ 01 
وهدا ,یعنی ان التوأم المسافر سيعود الى الأرض أصغر سنا ببضم سنو ات 
مِقارنة بشقيقه الذى مكث على الارض لقد قام برحلة قصيرة فى زمنها 
6ه 
7" مقابل فترة مدتها بضع سنین على الأرض 


وكم هو مبهر أن تفتح نظرية النسبية الجال للرحلات الزمنية ! 
ولو توافرت الموارد اللازمة لصنع صواريخ تتحرك بسرعة تقترب من سرعة 
الضوء » فسيكون بوسح أى شخص أن ينطلق بهذه الطريقة الى ما لانهاية 
صوب الستقبل وقد نقول من قبيل التسلية ان الناس الذين يتوجهون 
الى أعمالهم يوميا بالقطار یسسافرون ( على مدى مجموع حياتهم ) 
ما مقداره ۷۰٠۰‏ ثانية فى مستقبل نظرائهم من غير المنتقلين » ويعزى ذلك 
الى مجرد الزيادة فى السرعة فى مشاویر الذهاب والعودة ولكن تجدر 
الاشارة الى أنه لا يمكن استخدام ظاهرة تائبر التمدد الزمنی للعودة بعجنة 
الزمان الى الوراء 2 فهذه العجلة لا تتحرك الا للاهام 


وقد بشعر القارىء عند هذه المرحلة أنه أمام لغز عویص فکیف 
بتاتی أن يرى التوام المسافر الساعة تعمل ببطء على الأرض ثم يعود من 
رحلته لیجد نظيره آکبر منه سنا ( بدلا من أن يكون أصغر سنا ) ؟ وکم 
شکل هذا التناقض الظاهری لغزا آهام الطلاب الدارسی لنظرية النسبية 
حتی انه غرف باسم « التناقض الٹوامی + ° غير أنه لیس هناك فى الحقيتة 
ای تناقض على الاطلاق » ويتضح ذلك لو فكرنا بدقة فيما يراه الراقبان 
فى الواقع فمن شان آی مراقبين أن یری كل منهما الآخر عن طريق 
اشارات ضوئية من والى ولو كانت المسافة بينهما بعيدة فسوف تكون 
هناك مدة تأخير هلموسة فى استقبال هذه الاشارات بسبب الوقت النی 
سيستغرقه الضوء ليقطع هذه المسافة ولتثبيت هذه الفكرة فلنلاحظ 
أن الضوء يستغرق نحو ثانية ليصل من القمر الى الارض ونحو ثمانى 
دقائق ونصف ليصل من الشمس اما لو كان قادما هن اقرب نجم الى 
الارض فانه يستغرق أريع سنوات أو يزيد قليلا ويبعد هذا النجم عن 
الارض مسافة تقدر ب 5٠‏ مليون هليون كم غير أنه من الأنسب وصف 
هذه المسافة بأربع سنوات ضوئية : ويعنى هذا التاخبر آننا حين ننظر 
الى هذا النجم فاننا لا نراه كما عو الآن ولكن كما كان عليه منذ آربم 


۰ 


سنوات ولو تخيلنا وجود سكان على كوكب دور حول هذا النجم 
فسوف يرون حاليا الشمس على نحو ما كانت عليه قبل آربم سنوات. 
( لاحظ اننا اعتبرنا الحاضر واحدا فى الأرض وفى أقرب نجم وهنا 
افتراض مشكوك فى صحته وفقا لنسبية التزاهن ولكن نظرا للبطء. 
النسبى الذى تتسم به سرعة هذين الجرمين قياسا بسرعة الضوء یمکن 
اعمال الفوارق الناجمة عن هذا الافتراض ) يتجسد اذن تأثر المدة الحددة 
التى تستغرقها رحلة الضوء فى صورة تأخبر فى التزامن بين التوقيقات. 
فى المسافات البعيدة غير أن معدل تغير الوقت لا يتأثر اذا كانت آلات. 
ضبط الوقت مستقرة ( نسبيا ) فى هكانها 


وقد نفترض الآن أن كلا من المراقبين يتراجع للخلف فتطول المسنافة 
بينهما تدريجيا , وبالتالى تزداد مدة التأخير ويؤدى تغير التزامن الى أن. 
يبدو الوقت متباطئا ويمكن مقارنة هذا التائر الجديد بتأثير التمدد 
الزمنى ولكن مع وجود بعض التباين بينهما ومن أوجه التباين بين 
التائیرین أن المراقبين لو كانا يقتربان من بعضهما بدلا هن أن يتباعدا 
فسوف يظهر هذا التأثر الجديد معکوسا حيث سيبدو معدل تقدم الوقت. 
متزايدا ۰ علاوة على ذلك فان تأثير التمدد الزمنى يعد نتيجة بحتة لنظر بة 
النسبية الخاصة ء اھا التائبر الآخر فهو يحدث مع كافة أنواع الحركة 
الموجية فمن الالوف فى حالة الموجات الصوتية مثلا أن نسمم انخفاضا 
حادا فى صوت صفارة القطار أو صوت محرك السيارة ‏ مم مرور ا مر کب“ 
من أهامنا وابتعادها عنا ۰ وبطلق على هذه الظاهرة فى العتاد اسم « نأثر 
دوبلر » نسبة الى العالم النمساوی کریستیان دوبلر 202216 Christian‏ 
ر ۰-۱۸۰۳ ۱۸۵۸۳) ومن شأن هذا التاثر أن يغير معدل الذبذية الوجية » 
أو ما يسمى « بالتردد » ء ( وقد یکون من اللائم النظر الى الذیذبة المنتظمة 
للموجات كأنها دقات الساعة  )‏ وفی حالة الوجات الضوئیة ینمکس 
تناقص التردد الناجم عن ابتعاد الصدر الضوئی فى صورة تخر فى لون 
هذا الضوء حيث يتجه اللون نحو النهاية الحمراء فى التدرج الطیفی 
ومن هذا النطلق يعرف أحيانا تاثر دوبلر فى علم البصریات باسم رر 
« الزحزحة الحمراء » وهو يمثل الاسلوب الذى يلجأ علماء الفلك الى" 


استخدامه فى متابعة حركة الأجرام البعيدة NEE‏ فا 
DISS‏ 0 1 ایی 
۰۱ 


7 


0ٰ 


رکا 


4 
0 


0 1 
رط ب ١‏ 5 





شکل ۲ - ه 


الشکل ( ۲ - ۵ ) تاثير دوبلر هب ان هناك ساعة كبيرة تبتعد عن 
الارض . وانها كانت تدق الثالثة عند النقطة )١(‏ على بعد ملیون کم من 
الارض ۰ ان الراقب الواقف على الارض سیری هذا الحدث ( ای الساعة 
الثاللة ) بعد مضی نحو خمس ثوان ء وهی المدة التی تستفرقها الاشارة 
الضوئية التى تحمل هذه العلومات الى الأرض ۰ وبعد مضی ساعة من الزمن 
ستکون الآلة قد تباعدت الى النقطة (ب) التی تقع على مسافة ملیونی کم ٠‏ 
ولن يرى الراقب عقرب الساعة يشير الى الرابعة الا بعد مضی عشر ثوا 
لان الساعة اصبحت الآن على ضعف بعدها الأول ۰ ان الامر سیبدو 
للمراقب كما لو كان الوقت يمر بطيئا ۰ فلقد طال الوقت لدة خمس ثوان 
فی كل ساعة ۰ ولو كانت آلة خبط الوقت مقتربة فسوف تقل کل ساعة 
بمقدار خمس وان * 
والواقع ان الرصد الباشر بين الاطر الرجعية التحرکة يتضمن 
۲لتأثرین هما تأثر دوبلر والتمدد الزمنی غير أنه يمكن التخلص من 
تأثير دوبلر بالعمل على أن تکون الحركة عرضية فقط , ای عمودية على 
اتجاه خط النظر لا موازية له + وقد یبعث استخدام كلمة « يرى المراقب » 
الواردة فى معظم المناقشات المتعلقة بالتمدد الزمنى فيما بين الاطر المرجعية 
"الى الايحاء بأن الامر يقتصر على الحركة العرضية , وبالتالى يسقط تائبر 
دوبلر من الحسبان أها فى رحلة الذهاب والاياب فى تجربة التوام فقد 
كان التأثيران موجودين معا 
وقد يكون من المفيد أن نتناول بالتفصيل تحليل ما يراه كل توام 
بالفعل خلال تجربة رحلة الذهاب والعودة على أساس وجود التأثر ین معا ۰ 
,ولکی تکون الناقشة محددة , سنفترض أن التوام ( أ ) ینطلق صوب نجم 
تقریب بيقع على بعد عشر سنوات ضوئية بسرعة منتظمة ع = ۹ر٭ٴض 
( آی ۰ هن سرعه الضوء ) وبع وصوله الى هدفه يعود مباشرة » 
بالسرعة ذاتها وسوف نعتبر أن الدة اللازمة فى کل من بدایه الرحلة 
و نهایتها للوصول الى هذه السرعة الخيالية والتوقف منها مدة وجيزة بحیث 
.يمكن اهمالها وفى أثناء الرحلة بمکٹث التوام ( ب ) على الارض 


ان 


يراقب () ء وهو منطلق بصاروخه الجهز بساعة كبيرة ء فى رحلة الذهاب. 
أولا ثم وهو عائد فى رحله الا پاب 


وتفيد المعادلة ( ۲ - 5 ) أن كلا هن التوأمين سيرى ساعة الآخر 
تجری بمعدل أبطأ من العتاد ينسبة ۲ر۲ بدون تأثير دوبلر وهذا بعنی 
أن التوام ( 1 ) سيقطع مسافة السنين الضوئية العشر بسرعة (۹ر٣ض)‏ 
فى زمن قدره ١ر١١‏ سنة وفقا لقياس ( ب ) بساعته الأرضية ولكن. 
بسیب التمدد الزمنى سيرصد ( أ) مدة الرحلة ذاتها بما مقداره ۸ر٤‏ 
سنة وفقا لساعة الصاروخ » غير أن ( ب ) لن يعرف بوصول ( أ ) الى. 
النجم القريب الا بعد مضى عشر سنوات أخرى وهى المدة التى ستستغرتها 
الاشارة الضوئية المسجلة لهذا الحدث لقطع مسافة السنين الضوئية العشر. 
التى تفصل بين النجم والأرض وبالتالى سيرى ( ب ) فى الواقم رحلة 
الذهاب ل (أ) تستفرق ۲۱۱ سنة ولا كانت هدة الرحلة وفقا لساعة. 
الصاروخ تساوی 85ر5 سنة » فسيرى ( ب ) ساعة (أ) تتقدم بمعدل ابطاً 
من ساعته بنسبة ٦ر٤‏ منها ٣ر٢‏ بسبب تأثير التمدد الزمنى والماقی 
نتيجة تائیر دوبلر 

ولتحديد ما يراه ( أ) من ( ب ) وساعته خلال رحلة الذهاب بنبغی 
أن نتذكر أن نظرية النسبية الخاصة تقتضى بوجود تناظر تام فى كل. 
ما يرصده مراقبان منتظمان فى حرکتیهما , وبالتالى سيكون الوضم کما" 
لو كان (1 ) هو الساكن و ( ب ) يبتعد بسرعة ۹ر٭×ض ويعنى ذلك 
أن ( أ ) سيرى الاحداث على الارض تجرى بمعدل ابطا بنسبة ٦۳رۂ:‏ 
( ومرة أخرى منها ٣ر٢‏ ناجمة عن التمدد الزمنى ) ولا كانت رحلة 
الذهاب ستستغرق 85ر5 سنة وفقا لساعة ( 1 ) ء ( لاحظ أنه بنیغی أن. 
يتفق (أ) و ب ) بشان الوقت الذى ستسجله ساعة الصاروخ عند وصول 
(1) ال النجم ) فانه لو نظر الى الارض لحظة وصوله الى النجم فانه سيرى. 
الاحداث قد جرت فی مدة تساوى 85ر5/5*رة = ١ر١‏ سنة فقط 

أما فيما يتعلق برحلة العودة فسوف تكون أيضا سرعة اقتراب۔ 
التوأمين من بعضهما ( ۹ر٭ض ) ورغم أن معدل تقدم الوقت سیکون 
كذلك ابطأا هن العتاد بنفس نسبة ال ٣ر٢‏ مثل رحلة الذحاب فان. 
تأثير دوبلر سيكون معکوسا بحبث ان رحلة العودة مقاسة بساعة ( ب ) 
لن تستغرق سوى ١ر١‏ سنة ! كيف ذلك ؟ ان الرحلة فى مجملها ذهابا 
وايابا ستستغرق فى الواقع ۱ر۱۱ × ٢‏ < ۲ر۲۲ سنة ء غير أن ( ب ) لن 
يعلم بوصول ( ١‏ ) الى النجم » أى لن يعلم بانتهاء رحلة الذهاب وبداية. 


فقط من علمه بوصول (۱) الى النجم » بعودته الى الارض وبالتشبة: 


oY 


6 


رحلة العودة ء الا بعد مضى ۲۱۱ سنة ء وبالتال سیفاجا بعد ١ر١‏ سیق“ 


7 


ال ( | يشُتستغرق رحلة العودة نفس هدة رحلة الذهاب » أى ٤۸ر٤‏ سنة 
بوفقا" لساعة الصاروخ وبالتالى سيرى ( ب ) هذه المدة وقد ضغطت الى 

را سنة أرضية أى أن الأحداث فى الصاروخ خلال رحلة العودة 

" ستبدو ل (ب) كما لو كانت أسرع بمعدل ٣ر٤‏ وفیما يتعلق ب (2)1, 
الذى كان قد رای الأحداث على الأرض خلال رحلة الذهاب قد جرت فى 
١ر١‏ سنة فقط فانه سيرى ال ١ز١5‏ سنة الباقية مضغوطة فى 85ر4 
اسنة هی مدة رحلة العودة مقاسة بساعة الصاروخ وذلك يعنى أن ( أ ) 
.سنری الأحداث على الأرض وقد أسرعت بمعدل 55ر5 وكما نری فحتی 
تأثير الاسراع یتسم بالتناظر التام بين (1) و (ب ) 


ونخلص من ذلك بأن ( أ ) عاد الى الارض بعد ۷ر۹ سنة بساعة 
الصاروخ لبحد ٢ر٢٢‏ سنة قد مضت على الأرض , وأن توام اب )أصبح 
أكبر هنه سنا بفارق ۵ر۱۲ سنة لاحظ أن كل الشاهدات والاحداث كانت 
:متماشية تماما بين ( أ ) و ( ب ) فى کافة الاوقات وذلك یعنی أنه 
ليست هناك تناقضات أو مفارقات » وأن تأثر التمدد الزمنی هو تأثر حقیقی 
تماما ولیس مجرد مسألة ما يرى بالاشارات الضوئية ۰ وقد نتساءل 
اذا ر أ ) هو الذی يقل معدل تقدمه فى السن دون ( ب ) ؟ برجم السبب 
فى ذلك الى أن ( أ ) هو الذی يغير اطاره الرجعی بأن یتعاجل حتی تصل 
سرعته الى ( ٩ر۰ض‏ ) ثم يعكس سرعته بمجرد وصوله الى النجم ٠‏ وهکذا , 
فرغم أن التأثرین الزمنین کانا هتناظرین تماما بين ( 1 ) و ( ب ) طوال 
الوقت الذى انسمت فيه السرعة بالانتظام لم تكن الرحلة فى مجموعها 
.متناظرة سبب فترتى تغيير السرعة فی بداية رحلة الذهاب ونهابة رحلة 
'العودة وقد نذكر أن العجلة تعد قيمة مطلقة وفقا لنظرية النسبية 
الخاصة ویمکن بالتأكيد أن يشعر بها  (‏ ) نتيجة ما يتمرض له من 
'اندفاع للخلف أو للأمام داخل صاروخه بينما لا يتعرض ( ب ) لمثل هذه 
القوة وهو يقف على الأرض ما الانعكاس المفاجىء فى اتجاه سرعة (1) 
عقب بلوغه النجم فانه يعنى أنه بالرغم من أن معدل تقدم الوقت يقل 
وتزاید شكل متساو وبقيمة واحدة تساوى ٦ر٤‏ بالنسبة ل ( 1 ) 
ہو ( ب ) على حد سوا ء فان ( 1 ) يرى أن فترة المعدل الأسرع فى تقدم 
الوقت تمتد بطول رحلة العودة بينما لا تمتد هذه الفترة بالنسبة ل ( ب ) 
الا لمدة ١ر١‏ سنة من مجموع زمن الرحلة البالغ ۲ر۲۲ سنة ويمكن 
۔للقاریء الذى يجد صعوبة فى هتابعة المناقشة السالفة أن ست 
بالجدول ( ۲ - ۱) 


24 





الجدول (۲ - ۱) ۰ تحليل لفز د التناقض التوامی » : يعرض الجدول 
الازمنة التی استفرقتها رحلة الذهاب والعودة مقاسة بساعة الصاروخ 
وساعة الارض بالنسبة لكل من () و (ب) ۰ لقد استفرقث الرحلة فى مجموعها 

ذهایا وعودة ۲ر۲۲ سنة بساعة الارض و ۷ر۹ سنة بساعة الصاروخ ۰ 
ويمكن استخدام تجربة رحلة التوأم هذه فى شرح نتيجة آخری مهمة 
لنظرية النسبية اخاصة فالتوام (1) ینطلق بسرعة ( ٩رءض‏ ) بالنسبة 
لارض ولکنه يقطع السافة من الارض الى النجم فى مدة ۸ر٤‏ سدنة 
صاروخية فقط وهذا یعنی أن هذه المسافة تبدو ل (1) تستاوی 
ذرء × ۸۶رع = ١٣ر٤‏ سنة ضوئية فقط بدلا من عشر سنوات ضوئية على 
نحو ما يقيسها ( ب ) أى أن المسافة الفضائية قد تقلصت كذلك ہنفس 
المعامل البالغ ١۳ر٤‏ تماما مثل الفاصل الزھنی ویعرف هذا الانكماش 
باسم تقلص لور نتز - فيتزجيرالد نسبة الى العالمين الهولندى هندريك 
لورینتر )Hendrick Lorentz)‏ ( ۱۸۵۲ - ۱۹۲۸ ) والايرلندى جورج 
فیتز جرا لد )George Fitzgerald)‏ ( ۱۸۵۱ - ۱۹۰۱ ) وتتسم أيضا 
هذه الظاهرة بالتناظر بين الراقبن منتظمی الحركة ( ومرة آخری بعزی 
.السیب فى أن (1) بری السافة آقل هما براها ( ب ) الى أن النجم یعتبر 
فى حالة سکون بالنسبة للارض ولیس بالنسبة للصاروخ ) ء وهی آیضا 
تفید بأن الراقب التحرك بسرعة عالية يبدو كأنه پذوب أو یسحق فى اتجاه 
'لتحرك ولا ينبغى أن نتصور هذا السحق ‏ شاأنه فى ذلك شأن التمدد 
الزمنى - على أنه قوة تؤثر على المراقب ء ولكنه مجرد خاصية یتسم بها 
الفضاء ذاته ۰ فالراقب المسافر لا شعر بای شىء غير عادى ولا بری شیئا 


غير مالوف فى نفسه أو منظومته ولکنه بری بدلا فن ذلك العالم بدا 


بتحرك فى عکس الاتجاه ویبدو له هذا العالم كانه هو الذى يتعرّض 
للسحق ولا شك آنه کلما اقتربت السرعة (ع ) من ے لی 


7 


3 


0 
٤-٢‏ اسرع ھن الضوء ؟ 

ا وقد يتساءل المرء ماذا يحدث لو أن جسما ما تعرض لعاجلة اوصلته 
7 الى سرعة أكبر من سرعة الضوء وقد نتوقع انه اذا وصلت سرعة الجسم 
الى ( ع ض ) فمن شأن الانكماش غير المحدود لطوله والتمدد الزمنى 
الذى سينجم عن ذلك أن يضعا حدا لسرعته بحيث لا تتجاوز سرعة الضوء 
وهذه هى الحقيقة بالفعل ‏ وتتضح طبيعة هذا الحد اذا طبقت نظرية 
النسبية الخاصة على الأجسام المتحركة بطاقة كبيرة فلقد تبين أنه كلما 
اقتر بت السرعة من ( ض ) زادت كمية الطاقة اللازمة لزيادة هذه السرعة 
ويتطلب الامر قدرا غير محدود من الطاقة لبلوغ سرعة الضوء ‏ وتتجسد 
هذه الطاقة المتضاخمة فى صورة الزيادة التدريجية فى القصور الذاتى 
للجسم كلما علت سرعته وبالتالى تصاعدت صعوبة تحریکه وفی حالة 
الصاروخ فبدلا من أن يتحول الوقود الى قوة دافعة فانه يتحول بشکل 
مضطرد الى كتلة هحمولة مضافة ومن ثم يرتفم وزن الصاروخ وتزداد 

صعوبة تحریکھ 





الشكل (۲ - +) الكقلة المتحركة تزداد ثقلا ‏ مع اقتراب سرعة 
الكتلة من سرعة الضوء يزداد تدريجيا ثقل الكتلة الدوارة ٠‏ ولا تكفى كل 
طاقة العالم ء لو توفرت ء لتدويرها بسرعة الضوء ۰ وهذه حقيقة معروفة 
جيدا فى التجارب العملية التی تجرى على الجسيمات دون الذرية فى 
جهاز يعرف ماسم « السیکلوترون ‏ انه يظهر بالفعل ان الجسيمات 
المتحركة بسرعات بالفة تكتسب ثقلا رهییا ٠‏ 


۹ 


وقد يحاول المرء بحيل بارعة التوصل الى سرعة تتجاوز سرعة 
الذوء 2 کان يتصور صاروخين كل منهما منطلق بسرعة ( ع = ۹ر٥٠ض‏ ) 
بالنسبة للأرض ولكنهما يتحركان فى اتجامین متضادين بحيث تبدو السرعة. 
النسبية بينهما تساوی ۸ر١‏ ض ولكن بالقاء نظرة سريعة الى المعادلتين 
( ۲ ۲ ) و ر٢ ١‏ ) سنکتشف أن الصورة مختلفه فاذا كان. 
ر ۹ر٠‏ ) زائد ( ۹ر٠‏ ) فى علم الحساب یساوی ( ۸را ) فان النتيجة 
وفقا لنظر به النسبية تساوی ( ۰۹۹۰ ) ! وذلك يعنى آن التمدد الزمنی 
والانکماش الطولى الاضافيين سیکون من شانهما أن تبدو السرعة النسبية: 
التی يقيسها کل صاروخ تساوی ( ۹۹۵ر۰ض ) بدلا من ( ۸راض ) 
بل انه لو انطلقت سلسلة من الصواریخ الصغيرة الضادة فى اتجاهها 
الصاروخ من بطن الصاروخ بسرعة ( ٩ر.ض‏ ) فلن تتجاوز محصله. 
السرعات النسيية مطلقا سرعة الضوء 

ولهذه الاسیاب يقال دائما انه ليست هناك سرعة أكبر من سرعة 
الضوء والواقع أن ذلك ليس صحیحا فالاجسام المادية فقط هی التى 
لا يمكن أن تتجاوز « الحد الضوئی » فى سرعتها وليس ثمة أسباب. 
معروفة تبعث على استبعاد وجود أجسام فوق ضوئية تتصف على السوام 
بسرعة لا تقل عن سرعة الضوء ولا شك أن العديد هن الفيزيائيين قد 
سعوا بهمة خلال العقد الماضى لاكتشاف مثل هذه الأجسام ( التى ستكون. 
على هيئة جسيمات ميكروسكوبية ) بل انهم قد أطلقوا عليها اسما هو 
« التكيونات » رغم أنهم لم يتوصلوا بعد الى اكتشاف ای نوع منها 
ولو حدث أن اكتشفت مثل هذه الجسيمات فليس من المتوقع أن يكون 
تفاعلها مع المادة العادية خاضعا لأية سيطرة والا لامکن استخدامها فى نقل 
الرسائل وذلك من شأنه أن يوجد تناقضا عجیبا حيث انه یی أن 
التکیونات قادرة على الرجوع بعجلة الزمان الى الوداء ومن ثم ببعث 
استخدامها كجهاز اشارة على تيسير الاتصال با ماضفی وقد يصبح بالامكان 
فى هذه الحالة صنع جهاز مفخخ يمكن أن يدمر نفسه باشارة مشفرة 
مرسلة الى الاضی فى وقت سابق على صنعه ہما یلغی أساسا احتمال ارسال 
الاشارة أى تناقض هذا !! 


ولعل أفضل تعبير عن حد السرعة الضوئية يتجسد فى القول بأنه 
ما من تأثير هادى يمكن أن يسبق الضوء فى سرعته ومن نتائج هذه 
الحقيقة استحالة صنع جسم « صلب » بمعنى الكلمة وقد نستعين على 
فهم ذلك بمفارقة » ساخرة تتمثل فى عالم فيزياء ( متقد الذكاء ) لديه م4 
سيارة طولها خمسة أمتار وجراج لا يزيد طوله على أربعة أهتار إن 
ذكاءه یصور له أنه لو قاد العربة بسرعة كافية فان تأثير الانكماش الظولى 


۷ھ 


7 


۹ 


2-۱۵3 


المذ كويةآنفا سيتيح انقاص طول السبارة الى ما دون آر بعة آمطار فیتمکن 
بذلك من وضعها فى الجراج فيركب الرجل العربة ويدور دورتين حول 
ضار خی تفل سرع ال و هون ثم يتجه بهذه السرعة صوب 
الجراج ولو كان هناك مراقب یقف فی الجراج فانه سيرى من هذا الاطار 
اثرجعی طول السيارة يقل عن ٤‏ أمتار وبالتالى ما أن تدخل العربة 
الجراج سيغلق الباب الآلى مطمئنا الى أنه قد احتواها ! 

أما بالنسبة للساثق فتبدو الأمور مختلفة شیثا ما فبما انه “وجود 
داخل السيارة فهو لا يلاحظ شیئا غير مألوف بشان طولها ولکنه 
یکتشف فجأة أن الجراج يبدو متقلصا على غير العادة - انه متقلص فى 
الواقع نتيجة التأثير الانکماشی ذاته فیبدو کان طوله قد نقص الى 
نحو هترين ونصف المتر ویکتشف العالم الذكى خطأه الفاضح الفادح 





يدم ہے 


شکل ۲ - ۷ 


الشکل (۲ - ۷) تائیر الانکماش الطولی ۰ بری الواقف فی الجراج أن 
طول السيارة البالغ خمسة امتار بنکمش الى ثلائة امتار فقط اذا انطلفت 
پسرعة = هر ض . وبالتالی سیسعها بسهولة الجراج البالغ طوله 
٤‏ امتار ۰ اما بالنسية للسائق فان الجراج هو الذی يبدو متقلصا ( الى 
نحو ٥ر٢‏ متر ) وبالتالی لن یحتوی العربة ۰ والنتيجة واضحة فى الصورة 
السفل فسوف تستمر مؤخرة العربة تتقدم حتی ندرك أن مقدمتها قد 
توقفت . فليس من شان الرسائة ان تننقل باسرع من الضوء فتكون النتيجة 
ان تسق السيارة وتلضغط داخل حيز الترین والنصف ۰ وکلتا النظریتن 
سليمة ء ومهما کان شاسیه السیارة صلبا ء ما من مادة فى الکون يمكنها 
أن تتحمل مثل هذه الصدمة الساحقة ۰ 


ورمع و 1 ۸۷ھ 
۱ نک ASAE‏ 

DADS ۸ 
3 


متاخرا فلا يمكن أن يسم جراج طوله متران ونصف التر سيارة طولها 
خمسه أمتار فأى النظرتين صحيحة نظر ة الراقب الذى برى السيارة 
متكمشة يسعها الجراج بسهولة أم نظرة السائق الذی بری سیارته 
الطويلة لا يسعها الجراج المتقلص ٩‏ 


وكما اعتدنا فى عالم النسبية كلا الشهد ین صحیح وتتوافق 
الروایتان لو تدارسنا ها يحدث للعربة الطويلة عندما تصل الى نهاية 
الجراج القصير من الواضح أن السيارة ستصطدم بشکل ساحق بحدار 
الجراج ( الذى ينبغى أن يكون بالغ المتانة ) غير أن هذا الحدث النذر 
العنيف لن يوقف السيارة كمثل ما يحدث فى الاحوال العادية فالصدمة 
كد حدالثت بسرعة تقترب من سرعة الضوء وأوقف الحائط مقدمة السيارة 
بغتة ولكن مؤخرة العربة لن تعرف ذلك الا لو انتقلت الموجة التصادمية 
بطول السيارة الى المؤخرة وبما أنه لا يمكن أن ينتقل أى تأثير , ہما فى 
ذلك الموجة التصادمية 2 بسرعة أكبر من سرعة الضوء 2 فسیکون لزاما أن 
تنتظر مؤخرة السيارة لمدة ۷را × 5225٠‏ ثانية على الاقل ( وفقا لساعة 
السيارة ) لتعلم بوجود الحائط وخلال هذه الفترة ستكون قد قطعت 
بسرعة ( 4رءض ) مسافة قدرها نحو أربعة أمتار ونتيجة لذلك 
ستنضغط العربة لطول يناهز مترا واحدا وبالطبع سيسعها الجراج بطوله 
البالغ مترین ونصف التر !! 


وتتمثل العظة المستوحاة هن هذه القصة فى أنه مهما كانت سيارتك 
صلبة ومهما كان معدنها قويا وهتينا فهناك دائما احتمال أن تتعرض 
لقدر من الانضغاط الذى يصل الى السحق عند السرعات القريبة من سرعة 
الضوء وسوف نشرح فى الباب القادم كيف تتقلص نجوم باكملها حتى 
نتلاشی تجسميدا لاحدى نتائج هذا السحق الناجم عن تطبيق نظرية 
النسبية 


۳ - ۵ النموذج الجديد رباعی البعد للمكان والزمان 


ولقد كان من شأن الافکار التعلقة بالتمدد الزمنی والانکماش الطولى. 
والتی تبدو منافية للطبيعة والنطق أن آارت للوهلة الاوی لدی بعض 
الناس ردود آفعال نابعة من العارضه الغريزية فلقد جاءت ثورة النسبية 
خزلزلت بشدة الفاهیم الراسخة فى آعماق وعینا ومدارکنا بشان الکان_ 
والزمان فکانت النتيجة أن اتجه بعض الناس لا سیما هن العلمانيين ع" 
ال التشکك فى کل شىء ٠‏ 


e 


۹ھ 


7 


وِرذاً على هذا الاتجاه » ينبغى. فى القام الأول الاشارة الى أن نظرية 
النسِبّية الخاصة لم تكن بجميع المقايبس شیثا جديدا تماما ۰ ولقد نشر 


اینشتین مقالته الأولى فى عذا الصدد فى عام ۱۹۰۵ ۰ ولم تكد تمر بضعة 


آعوام حتی تقبل الجتمع العلمی هذه النظرية ء التی صارت منذ ذلك الحين 
واحدة من الرکائز الاساسية للفیزیاء الحدیثه ہما تشمله هن مفاهیم 
تتجاوز بکثر الافکار البالية التعلقة بقطارات السكة الحدید السريعة أو 
الصواریخ ولقد تم فى الواقع التحقق بشکل مباشر من تآئير التمدد 
الزمنی سواء على الصعید دون الذری أو على الستوی الرئی بواسطة 
أنه كان يتعين أن تصطبغ کل أفرع الفيزياء بصيغة البادی» الجديدة المنبثقة 
عن نظرية النسبية فينبغى على سبيل المثال أن تتماشى نظرية الجاذبية 
والقوانين التى تحكم بنية الذرة والجسيمات دون الذرية مع أفكار 
اينشتين ولا تحقق ذلك ء تبين أن العديد من النتائج الجديدة تتفق مم 
التجارب العملية ومنها على سبيل المثال انشطار بعض الخطوط الطيفية 
الذرية » وهو الامر الذى بدا للوهلة الأولى أنه ليس له علاقة بالنسبية 


ولقد كانت اعادة صياغة قوانين الميكانيكا لتتفق مع هبدأ النسبية 
واحدا من التطبيقات التى أكدت بشكل باهر صحة النظرية * وقد ذكرنا 
فى القسم ( ۲ - ٤‏ ) أن الحد الضوئی ينجم عن تحول الطاقة الى كتلة لمنع 
أى جسم من بلوغ المستحيل التمثل فى تجاوز سرعة الضوء ویمکن 
لهذا التحول أن يجرى بشكل معكوس ۰ وتعبر عن هذا التائبر تلك المعادلة 
التى ربما كانت أشهر قانون وضعه اينشتين : 

الطاقه‌قی -ك ضص۲ ( ۲ - 6۷ 

وتوضح هذه العادلة انه يمكن الحصول على قدر ضخم من الطاقة 
من کم ضثيل من الكتلة لآن الجانب الایسر من العادلة یحتوی على هربع 
سرعة الضوء وهو رقم بالغ ومکذا فمن شان كتلة من المادة قدرها 
جرام واحد أن تولد نحو ۲۰ ملیون کیلوات ساعة »۰ وهی كمية من الطاقة 
تفی باحتیاجات منزل متوسط لبضعة اعوام ویشکل تحول الادة ال 
طاقة تفسيرا لصدر طاقة الشمس ( الذی كان يعد لغزا فیما مضی ) 
كما أنه یحدث بشکل آکثر وضوحا فى عملية انفجار القنابل الذرية 

وعلاوة على ما اکتسبته نظر 4 النسبية الخاصة من تاکیدات 
واثباتات تجريبية مشهودة ء تکتسی هذه النظرية بصبفة جمالية ہما تضفیه 
من تناظر وتوحيد على ظواهر الفيزياء النظرية فكم بدت العديد من 
المعادلات الرياضية أكثر « قبولا » بعد أن أعيدت صیاغتها لتتماشی مح 


۰ 


المبادىء الجديدة ۱ ویمزی ذلك فى قدر كبير منه الى عملية توحيد 
«لکان والزهان التى تتمخض عنها الدراسة المتعمقة للنظرية 

وكان مع الواضح » قبل أن نتحدث عن نظرية النسبية الخاصة ء أن 
النموذج الذى وصفه نيوتن للمكان والزمان ( النموذج الثانی ) یحتاج 
شیئا من التعديل لیتماشی مع بعض التأثيرات هثل التمدد الزمنی والانکماش 
الطولى ٠‏ وقد نلقى بعض الضوء على البنية الجديدة للمكان والزمان بطرح 
الاعتبارات الآتية 


يفترض نيوتن فى النموذج الذى وضعه للمكان والزمان أنه ليست 
خمة علاقة بين الأطوال أو الفواصل الزمنية وحركة المراقب أو المنظومة 
أى أن أطوال الاجسام ومعدلات تقدم الوقت لا ترتبط بالحركة النسبية 
لهذه الاجسام ولا ترتهن بحركة من يراقبها اما نظرية النسبية الخاصة 
فتقضى بان أطوال الاجسام تنکمش فى اتجاه تحركها بينما يتمدد تقدمها 
الزمنى ولقد رآينا فى تجربة القطار أن الجسم المتحرك الذى يتعرض 
لتمدد فى المكان يتمدد فى الزهان أيضا ‏ ونتذكر معا الحدثين الواقعين 
عند طرفى عربة القطار واللذين كان يراهما الراكب متزامنين بينما براهما 
الواقف على الرصيف يقعان بفاصل زمنى بينهما ويوحى ذلك بأنه من 
الأدق أن نعتبر أن الجسم قابل بصفة عامة للتمدد فى المكان والزمان معا 
.وقد ينظر البعض ہ من قبيل التمحيص والبحث ہ الى تأثيرى التمدد الزمنى 
والانكماش الطولى على انهما انكماش. فى التمسد المكانى يظهر فى صورة 
تمدد زمنى ٠‏ ومن هذا النطلق قد یکون ملائما أن نعتبر أن الجسم یتسم 
بمقدار موحد ثابت من التمدد الکانی - الزمانى على ان « يسقط » هذا 
التمدد على كل من المكان والزمان بنسب هتغبرة ترتهن بالسرعة النسبية 
للجسم وقد ينظر الى هذا الاسقاط على انه يماثل الاسقاطات فى الفراغ 
العادى حيث يمكن أن يظهر خط محدد الطول » بطول أقل كلما اقترب 
اتجاهه من خط البصر وتفيد نظرية فیثاغورث بأن الطول الحقية 
لخط مستقيم پرتبط باطوال مساقط هذا الخط على المحاور الرثیسیة 
المتعامدة الثلاثة بالعلاقة الآتية 


ل۲ = س٢‏ + ص۲+ ی۲ (5-م) 


حيث ان ( س ) و ( ص ) و ( ى ) هى أطوال المساقط على محاور رر 
الا دا ثیات الثلائة المتعامدة .ول هو الطول الحقية للخط وبدراسية المعادلتين 
التحويليتين ( ۲ - ۲ ) و (۲ - ه ) نکتشف ( باستخدام بعض العيلئات 
7 


9 


0 پت 1ڈ ر 3 يكلا کین 
2 0 اتا ۷ رایپ 55 
٠ ۰‏ 





الجبريةءالبسيطة ) أنه رغم أن ( س ) و (ن ) هما متغيران قد يختلفان 
من مز اقب لآخر فان ( س٣‏ - ض۴ ن٢‏ ) ليست متغيرا آی أن 


2 
اسآ سض۲ ن ٣‏ نے س٢‏ اچچ ض٢‏ ن٢‏ 
ولو اعتبرنا الحركة تحدث فى ثلاثة اتحاهات فراغیة بدلا من الاتجاه 
السينى فقط فان هذا الفازق غير المتغير » وقد نرمز له ب ف » يمكن حسابه؛ 
بعد اضافة ص۲ + ی٢‏ الى المعادلة 
ف٢‏ = س؟ + اص" + ی٣‏ - ض' ن۲ ( ۲ - 6) 


و بمقارنة العادلتن ( ۲ ۸) و (۲ - ٩‏ ) يتبين أنه يمكن بالفعل, 
الجمع بين اسقاطات الکان والزمان فى معادلة من نوع معادلة فیثاغورث 
شريطة أن یکون الزمان ( أو الفاصل الزمنی ) مضروبا فى سرعة الضوء 
( ض ) التى تتیح ء رغم کونها سرعة » تحویل الفاصل الزمنى الى فاصل 
مکانی ( أى فاصل طولی ) ولکون قيمة ( ض ) بالغة » فان أى فاصل 
زھنی ضثیل بوازی مسافة كبيرة فالفاصل الزمنی البالغ ثانية واحدة 
بوازی فاصلا مكانيا مقداره ۲۰۰ آلف کم ۸ 


ولا كان الجمع بين الفواصل الزمنية والكانية هو السبیل الوحيد 
لتکوین مقدار ابت ( ف ) لا تتغير قيمته من مراقب لآخر فان ذلكه 
یستوجب بالفعل اعتبار الکان والزمان قيمتين مشترکتین مما یتیج 
تسکون نموذج موحد رباعى البعد للمکان والزمان ولقد كان هرماند 
مینکوفسکی Hermann Minkowski‏ ; روسى /۱۸۹۶ - ۱۹۰۹ ) هو 
آول من ناقش خصائص هذه البنية رباعية البعد ولذلك يعرف احیانا 
نموذج الکان - الزمان القائم على نظرية النسبية الخاصة باسم 
« هكان مینکوفسکی » وانه لنموذج رياضى بمعنی الكلمة للمكان ٠‏ 
ولا ينبغى أن يبعث ذلك على الاعتقاد بأن الکان هو قيمة رباعية البعد فعلا 
أو أن الزهان هو أحد صور اكان وكل ما فى الأمر أن نظرية النسبية. 
تعتبر ببساطة أن المكان والزمان يتسمان بتداخل خصائصهما وتشاكها 
بحيث لا يمكن وضم نموذجين منفصلين لهما 

ويمكن أن نفهم مسألة الجمع بين المكان والزمان بشکل أيسر كيرا 
لو مثلناها برسم بيانى أو خريطة مكان ‏ زمان ۰ ولا كانت ا حرائط ثنائية 
البعد . مثل تلك المرسومة فى الشکل ( ۲ - ۸ ) وتتضمن خطوط الطول. 
فى الاتجاه الرأسی وخطوط العرض فى الاتجاه الافقی » تعد شیثا مألوفا 
لعظم الناس » حيث قد يصور النحتی الرسوم فیها مجری نهر أو طريقا 
وتشکل النقطة فیها هوقع مکان ما على سطح الادض ٠‏ يمكن بالثل رسم 


۲ 


خريطة تمثل المكان والزمان وبدهى أنه لا یمکن رسم خريطة رباعية 
الابعاد على ورقه » وبالتالى سوف يقتصر المنحنى البيانى على بیان الوقت 
وواحد فقط من الاتحاهات الثلائة للمکان ( ولیکن الا تحاه السینی, 4 
وبدلا من خطوط العرض (06:ااناصا) تمثل الخطوط الافقية فى مثل هذا 
التوع من افرائط أعمدة صلبة فى حالة سکون بالنسبة للاطار الرجعی 
المعنى ویمثل کل خط وضع العمود عند آزمنة متتالية آما الخطوط 
الراسية ( خطوط الطول 168836088 ) فهى تقيس المسافة من نهاية 
العمود ویوضح ا منحنی المرسوم فى مثل هذه الخريطة المسار الذى يتحرك 
فيه جسم ما مع مرور الوقت وفى حالة الشكل ( ۲ - ۸ ) كان الجسم 
اضلا ساكنا فی الاطار المرجعى المعنى » ثم تحرك الى اليسار قليلا ثم أسرع 
تجاه اليم بحسد اذن المسار المرسوم فى خريطة المكان ‏ الزمان 
« تاريخ » جسم متحرك ممثل فى نقطة ء وعادة ما يطلق على مثل هذا المسار 
« خط العالم » (World line)‏ وتمشل النقطة فى هذه الخریطة موقع حاث 
ما » آی مكان وتوقیت حدوثه 





شكل ۲ - ۸ 


الشكل ( ۲ - ۸ ) : خريطة م الزمكان » ( المكان ‏ للزمان ) ۰ تمئل 
النقطة فى هذه الخريطة حدثا ما وقع فى مکان محدد ووقت معين ۰ ویمتل 
التحنی « تاريخ » الاحداث او تسلسلها ۰ وتمشل « خطوط الطول » 
18 مكانا واحد فى كاقة الاوقات بیتما تمثل « خطوط العرض + 
نانا توقينا واحدا فى كل الاماکن ٠‏ 


ویمکن اس الخرائط الزمكانية لنوضیم أوجه الاختلاف بين 7 
نموذجى نیوتن واينشتين للمكان والزمان رف يكون السبب الوحيد الذي 2 
يحول دون الجسم بن اكان والزمان النیو تو نيبن نيين فی نموذج مكان - ,ذفان 


e 
9 


1Y 


واحد رباعی الابعاد هو أن النموذج النيوتونى لا يشكل بنية جديدة 
علیوشة وانما هو يعد فى الواقع مجرد « مراوغة » تقنية و یمثل 
..الرسم ( ۲ - )١-۹‏ النموذج النيوتونى للمكان والزمان » وهو مبنی على 
2 عملیه تقسیم طبيعية للمكان الى شرائح ذات توقیتات موحدة وتتسم کل 
النقط الواقمه فى شريحة واحدة بانها متزامنة ۰ أى تجرى فی توقيت 
نيوتونى عام واحد وما جاء هذا التقسيم الطبيعى الا نتيجة ربط المكان 
والزمان النيوتونيين ببعضهما باسلوب مصطنع ء ثم أعيد ببساطة الفصل 
بينهما مرة أخرى ويمكن اعتبار الاطار المرجعى فى هذه الحالة ثابتا 
بالنسبة للمكان المطلق ( أو الأآثير ان فضلنا ذلك ) * ومن شأن هذا الشكل 
للخريطة أن يتوافق مع كافة المراقيين » بغض النظر عن حالة الحركة التی 
قد يكونون فیها وذلك لأنهم يستخدهون جميعا المكان نفسه والزمان 





4 


الشكل (۲ - )١‏ مقارنة بين نموذجى نيوتن واينشتين للمكان 
والزمان تمثل الشرائح الافقیة فى الشكل )١(‏ الکان كله فى توقيت 
واحد ؛ فالحدثان ر ا) و (ب) يقعان فى وقت واحد ۰ وتمد هله الشرائح 
فى النموذج النيوتونى واحدة ايا كانت حركة المراقبين ٠‏ اما الشکل (۲) فهو 
يوضح نموذج مینکوفسکی للزمان والمكان وفقا لمفهوم اينشتين ۰ ولا يمكن 
رسم هذه الخريطة بشكل سليم الا بالنسبة مراقب واحد يكون فى حالة حركة 
منتظمة معينة ٠‏ ومع ذلك فلن يكون ثمة اختلاف بين المراقبين فيما يتعلق 
بمسارى الضوء ( الخطان امائلان ) ٠‏ وتقضى نظرية النسبية بان جميع 
تسلسلات الحركة لجسم تعرض للحدث (ح) لابد ان تقع داخل خطى الضوء ٠‏ 
اما الحدثان ( ) و (ب) ء الواقعان فى المنطقة « الخارجية » فليس لهما 
ترتیب زمنی محدد ولا يمكن لاحدھما ان يؤثر على الآخر لسيب ما ء ولا على 
الحدث رع ) ۰ اما الحدث ( د ) فمن الواضح دون ای لبس أنه يقع فى 
وقت لاحق على (ع) * 


7ص بے وین ای ۱ 2 

1 ون‎ E 

1٤‏ 0257ات 
/ 5 


ولا يمكن فى المقايل أن نحلل بهذه الطريقة. النموذج الذى وضمه 
مینکوفسکی للمکان وفقا لنظرنة النسبية الخاصة فليس هناك تقسيم 
طبیعی للمكان الى شرائح ترتبط كل منها بتوقيت موحد , لانه لیس هناك 
توافق بين مراقب وآخر بشان تزامن الاحداث ولا بشان هقاییس الأطوال 
غير أن نظرية النسبية الخاصة توجد نوعا آخر من التقسیم الطبیعی على 
نحو ها هو مبين فى الشکل ( ۲ - ٩‏ ۲ ) حيث یمثل الخظان الائلان 
عمسارى شعاعی ضوء يمران يمينا ویسارا بالحدث اح ) سرعه 
ثابتة (ض) ٠‏ ولو اخترنا رات واس للأطوال والزمن ( أى سنتيمترات 
علولية للاطوال على سبيل الثال وسنتيمترات ضوئية للزمان ) فسوف 
تكون زاوية ميل الخطين ۵" وتتسے هذه الخريطة بأن محورى 
الاحدائيات ( س ) و ( ن ) لا يمكن رسمهما بشكل صحيح الا بالنسبة 
لاطار مرجعى واحد فقد فکر مراقب آخر فى رسمهما سميل مختلف 
وفقا لنظرته هو للمكان والزمان ٠‏ غير أن خطى الضوء المائلين بزاوية ٥ج“‏ 
سيبقيان داثما كما هما !یا کان الاطار المرجعى ٠‏ وذلك لان جميع المراقبين 
سيقيسون قيمة واحدة لسرعة الضوء ومن ثم يمكن القول بان هذين 
الخطين سيقسمان بشكل طبيعى الکسان الیتکوفسکی الى منطقتين 
« داخلية » و « خارجية » ( انظر الشكل ٠) ۲-٩ - ٢‏ ومن شأن مسار 
أى جسم مادى أن یقم دائما فى المنطقة الداخلية لآنه يتحرك سرعة تقل 
عن سرعة الضوء ٠‏ ولو رصد مراقبان مختلفان فى حركتهما المنتظمة الجسم 
المتحرك فسوف يرى كل منهما مسارا مختلفا عن الآخر ولكن سيبقى 
المساران داخل خطى الضوء ٠‏ ويفيد الشکل ( ۲ 5 ) بان ثبات طبيعة 
خطی الضوء من شانه أن يريط التسلسل الزمنى لكل حدث يقع بداخلهما 
بعلاقة ماض ومستقبل محددة مح الحدث الام ذاته ( ح ) وعلى النقيض 
من ذلك , لا يمكن الزعم بان هناك ترتيبا زمنيا معينا للاحداث الواقعة 
خارج خطى الضوء ولا يمكن قياسها زمنيا بالحدث ( ج ) * ويمكن الرجوع 
الى الناقشة التى أوردناها بشان القطارين المتحركين بسرعة عالية والتى 
تشكل مثالا لامكان انقلاب الترتيب الزمنى للاحداث ٠‏ ولا يقتضى انقلاب 
الترتيب الزمنى لتسلسل الحدث ضرورة أن تعکس الأسباب والمردودات ٠‏ 
ولا كانت كافة الظواهر العروفة ( حركة الاجسام أو الاشارات الضولیة 
۰ الخ ) لا يمكن أن تجرى بسرعة تزيد على سرعة الضو*ٴء فليس من 
شان الاحدات الواقعة فى المنطقة الخارحية والتى لیس لها ترتيب زمنى 
محدد بالنسبة للحدث ( ح ) أن تؤثر عليه بای شكل من الاشكال 
ولو كان هناك وحود للتاکیو نات لكان بوسعها أن تنطلق فی النطقة۔: 
الخارجية يما يسفر عن ذلك من انقلاب ثرتیب السبب والردود * و يفشر 


المفهوم ے ٦٦‏ 


01 


ذلك ما ذکر ناه آنفا من احتمال حدوث مواقف متناقضة فيما پتعلق 


وينعكس وجه الاختلاف بين الأحداث الواقعة داخل خطى الضوء 
وخارجهما على قيمة ( ل" ) فى العادلة (  '"‏ ۹) ء ففى الداخل تكون 
قيمة النسبة الخاصة بالزمان فى الحدث ( ح ) ٠‏ وهی ( ض؟ ن"؟ ) ء أكبر 
من قيمة نسبة ا مکانءوالمتمثلة فى س ( أو س؟ + ص؟ + ى۲ فى حالة احتمال 
الأبعاد الأربعة ) ای أن قيمة ( ل" ) ستكون سالبة وفى المنطقة 
الخارجية سوف تكون نسبة المكان أكبر من نسبة الزمان وبالتال 
ستكون ( ل۲ ) موجبة ما على خطى الضوء ذاتهما فستكون قيمة 
( ل۲ = صفر ) وهذا یعنی أن لو اعتبرنا الحالة رباعية الابعاد فان 
المسافة المقاسة بظول الشعاع الضوثئی ستكون صفرا مهما كانت المسافة 
التى يقطعها الضوء ۰ وتنبع هذه الخصائص المحيرة بشان ( ل" ) من وجود 
اشارة السالب قبل ( ض٢۵۰٢‏ ) فى العادله ( ۲ - 5 ) وهذه تعنی انه 
لا یمکن قياس السافات على خريطة المكان ‏ زمان مثلما يحدث على 
خر بطة المكان العادية لآن المقياس يختلف باختلاف ميل الخطوط ؛ الهندسة 
المساتوية اذن فى المكان الینکوفسکی مختلفة نوعا ما فبالامکان على 
سبيل الخال أن يتسم خط موجة وفقا لنموذج مینکوفسکی للمكان 
بأن يكون موازيا وفى نفس الوقت متعامدا على نفسه !! 


ورغم هذه السمات الغريية ء ما من فيزيائى يشك اليوم بيقين فى 
سلامة نظرية النسبية فى سياق ما تناولناه آنفا من حالات * ولو كانت 
نظرية نيوتن سليمة تماما لظل العديد من الظواهر ء التى صارت مفهومة 
بتفاصيلها العميقة ء بدون تفسير * ومع ذلك فقد ظلت هناك حدود استمرت 
بضع سنوات لاستخدام نظرية النسبية غير أن اينشتين نشر فى عام 
6 مغامرة فكرية عائلة ثانية تفيد بأن النظرية الخاصة لم تكن سوى 
تمهيد تقريبى لنظرية نسبية عامة تشمل تاثير الجاذبية ولا يعنى ذلك 
أن النسبية الخاصة خاطثة وانما هى بمثابة تقريب مقبول ظا ا كانت 
ہن ولیہ یہ ست يكن اهداب »> تماما مثلما كانت الميكانيكا 
النيوتوثية تعتبر صحيحة مادامت السرغات محدودة ٠‏ 


ولسوف تقودنا نظرية النسپیة العامة الى عالم تتسم فيه الأمور بمزيد 


ص N‏ یں ۳ 
EY VEEN‏ 
پر ا ا ا ات 


۷٦ 


الباب الثالٹ 


عل الساظر بس الاضی و ا متصل. 


ODE‏ > ۹ و 
کک ر 


هه مس 


SR 

3 0201 
ا 
2 


1 


11-1 سے‎ YY 








جر -4 


الها 


۱-۳ معنى عدم التناظر فى الزمان 


وقد نتساءل ما هو سبب التغير الذى يطرأ فى الكون ؟ ولاذا تتسم. 
بعض المنظومات الطبيصية بالبقاء بشکل أو آخر على حالها بینما تتعرض. 
نظم آخری للتغير سواء أكان تطورا أم اضمحلالا ؟ وما هى طبيعة هذا 
التغير الاساسية ؟ فالذرة ( أو على الأقل نواتها ) تبقى هی النرة رغم 
ما تتعرض له من تفاعلات وما يربطها من علاقات مع المحيط حولها . ويتعاقب. 
الليل والنهار فى انتظام يبدو أبديا ومع ذلك نرى على سبيل المثال. 
محر کات السيارات تتلف وتبلی ء وتنحر الرياح والامطار سفوح الحبال » 
ويولد الانسان ویشب ويهرم ليموت فى النهاية لاذا تتوقف الساعات. 
الارضية عن الدوران اذا لم تملا بينما تجرى الساعات الفلكية ‏ التی تتحکم. 
فى الأیام والشهور والسنوات - بلا تدخل آو مساعدة ؟ 


وقد شكلت مسألة محاولة فهم اذا وكيف تتعرض أشياء دون غيرها' 
من حولنا للتخبر فصلا طويلا من التاريخ العلمى تعددت بشانه الآراء. 
واثارت الكثير من الجدل ونظرا للكم الضخم من المنظومات الطبیعیة 
الموجودة فى الکون من حولنا ولا تتسم به عنم المنظومات من تعدد هائل 
وتعقيد كان من الطبيعى أن تاتی دراسة مراحل تطورها بشکل مستقل. 
آینما برزت أهمية ای منها فى كل واحد من فروع العلم وسواء كان. 
فرع العلم العنی هو الدینامیکا ا حراریة أو الاحیاء أو الاحصاء أو الیکانیکا 
أو الدینامیکا الكهر ببة أو الفلك أو كثيرا غيرها كانت هذه المسألة تعالج. 
دائما باستخدام الأصاليب الرياضية مصبوغة بلغة أهل عذا الفرع من. 
العلم أو ذاك ٠‏ واینما حدث تداخل فيما بين التخصصات المختلفة فى تناول۔ 
هذه الوضوعات برزت اختلافات وجهات النظر وتفجر الحدل بشتان مسالة: 
التغير والزمان ويمكن فى الواقع تلافی قدر كبير من هذا الجدل لو آمکن 
فى مطلم الامر ایضاح الفاهیم العامة وفصل السائل العملية عن الآراء 
الفلسفية ورہما كانت نقطة الاختلاف الکبری فيما بتعلق بیساله تغبر_ 


الأشياء مع الزمان » تكمن فى اللبس بين الزمان. كمتغير يدخل فی قوانین»" 


الطبيعة والزمان كما يدخل فى ذهن البشر 3 


2 


5 سر وه 

سر رده تن وى 
GEDE ۶۱۸ IE N‏ 
DEAS‏ 


4 


یا 


ولقد أوردنا فى الفصل الأول مفهوم الانسان لکل من اكان والزمان » 
+ وأوضحنا أوجه الاختلاف النوعی الصارخ بينهما ویتمثل أبسط ادراك 
لی ذهن البشر للزمان فى أنه « نشاط ذو اتجاه واحد » ء ويراه البعض 
..أحيانا کتیار متدفق للوقت بينما يراه البعض الآخر كحركة للوعى والادراك 
« فى » الزمان أو « خلاله » ٠‏ ولیس ثمة ادراك مناظر له فيما بخص الكان 0 
وما كان من شأن الميكانيكا النيوتونية والكهروديناميكا الماكسويلية 
والنسبية الخاصة والعامة ونظرية الحم ء بکل ما طرأ عليها كلها:من تعدیلات 
رياضية الا أن أبرزت بدرجات متفاوتة التمائل من حيث البنية بين 
المكان والزمان ولم يحدث فی أى وقت أن برزت خلال عمليات تطوير 
"الفیزیاه النظرية الحاجة لاعتبار الزمان بعدا متحركا متدفقا بل حتى 
عالم النسبية انما هو موصف فی خريطة استاتيكية رباعية الأبعاد ۰ ولذلك 
يبدو الزمان بالصورة التى يدخل بها فى معادلات الفيزياء النظرية أنه 
يفتقر الى تلك الخاصية الأساسية المتعلقة بالجانب النفسى للانسان 
فيما يخص الزمان ۰ وسوف نتناول بالتفصيل فى الباب السابم هذا العامل 
الغريب وسنوف نورد أيضا بعض الآراء التى طرحت تأییدا للاقتراح 
الباهر الذى يدعو الى اعادة الزمان بمفهومه كتيار متدفق . الى مجرد وضع 
"الوهم النقسی 

وحتی بغض النظر عن مفهوم الزمان كحركة نفسية ذات اتجاه واحد , 
٠‏ فمازال هناك تمییز بين الاضی والستقبل ۰ وقد یساعد على فهم هذا التمییز 
أن نمثله بشریط فیلم سینمائی ۰ ولنفترض أن هذا الفیلم یصور تسلسل 
واحد من الاحداث اليومية ولتکن على سبیل الثال عملية اشتمال عود 
ثقاب ویتکون الفیلم من مجموعة من الکادزات ویمکن اعتباره نموذجا 
طبيعيا للعالم الحقیقی ۰ وهب آننا قطعنا الشریط السینمائی الى کادرات 
وخلطناها ثم طلبنا من آحد الاشخاص اعادة ترتیبها 2 لن يجد هذا 
الشخص حتی لو لم يشهد الحدث الاصلی صعوبة كبيرة فى وضع 
الکادرات فى ترتیبها الصحیح ویعزی ذلك الى أن عود الثقاب قد تعرض 
أثناء هذا الحدث للتغبر بتسلسل معين بحیث انه ليس هناك سوی ترتیب 
واحد للكادرات من شانه أن بعرض هذا التغير بالشكل الذى جری به فى 
"المالم الحقيقى 

نفترض الآن أن التجربة قد أعيست ولکن بتصوير الحركة الترددية 
لبندول الساعة ۰ ورغم أنه من الوارد هنا ایضا أن بخط یہ المرء فى تر تیب 
۲لکادرات فٌانه لیس هناك فى هذه الحالة مجرد تسلسل وحید من شائه آن 


یصف الحدث الحقیقی بشکل سلیم ۰ فلو كان الفیلم الاضلی یصور على 
.سبیل الال ٠‏ الحركة الترددية العادية للبندول » فمن شانه ۰ لو أعيد 


¥ 


ترتيب كادراته بشكل معكوس ( أو لو عرض الفيلم بشكل معكوس ) 
أن بعرض كذلك البندول فى حركته الترددیة العادية٠ولا‏ شك أن الشخص 
المراقب لو كان قد شاهد الحدث الأصلی لصار بوسعه أن يحدد ای 
التسلسلين يطابق الواقع ( فقد یلاحظ على سبيل الثال أن البندول بدأ 
الحركة من الوضع الرأسى الى جهة اليمين بینما يعرض الفيلم بترتيبه 
العکوس الحركة تبدأ الى اليسار ) وليست القضية هنا هی الفصل 
فيما اذا كان الحدث قد جرى بتسلسل معکوس أم لا ۰ ولكن ما يعنينا 
هو أن الاحتمال قائم ویتماشی تماما مع قوانين الفيزياء ومع اللابسات 
اليوفية العادية 

ومن طرق وصف محرى الأمور فى التجر بتين السابقتين هو أن نتول 
ان تسلسل الأحداث فى الحالة الأولى یتسم « بعدم تناظر فى الزمن » 
(asymmetric in time)‏ كما يتصف التسلسل فى الحالة الشانية بأنه 
« متناظر » ۲۳6٤۲1 ٤٥(‏ [8) ونبادر بالاشارة الى أن وصف د متناظر » 
فى هذا المقام لا يستوجب بالضرورة أن يكون الحدث دوريا (عنهمتيعم) 
ونوضح ذلك بالثال التالى لو أن جسما سماويا سقط صوب الشمس 
من مکان سحيق واتخذ مدارا قريبا حولها ثم أفلت ثانية وذهب بلا رجعة . 
فلا يمكن وصف تحركه بانه دورى ء ولكنه بالقطع یتسم بالتناظر بالنسبة 
للزمان ہما انه قد حدث «بشکل معكوس» (7©76281516) ٠.‏ وهذا یمنی أن 
الجسم لو تحرك فى عکس الاتجاه على السار ذاته فلن ياتى بشىء غير 
مالوف وسيتوافق تماما مع قوانين الفيزياه 

وعلى النقيض من الظواهر الدورية والمتناظرة الآخری › والتى لا تبعث 
على الدهشة اذا جرت بسكل معکوس . فان الظواهر غير المتناظرة تتسم 
اا لو بعرت الكل کرس قرم ادس ا فی بت عر 
سبيل الثال أن امتزج عود ثقاب متفحم بسحابة دخان ساخنة فاعيد الى 
هيئته قبل الاشتعال ۰ فسيدخل ذلك بلا شك فى اطار المعجزات 

ونصل الآن الى النقطة الجوهرية فان سمة عدم التناظر بالنسبة 
للزمان » التى يصورها المثال السابق التملق بمجموعة كادرات الصوز فى 
الشريط السينمائى » ليست واحدة من خصائص الزمان ذاته ء وانما هى 
خاصية بنيوية لمجموعة الکادرات ولا كان الفيلم يعد نموذجا للعالم 
الحقيقى فان هذه الخاصية تعود أيضا على المنظومات المادية الحقيقية 
( عود الثقاب والدخان ۰۰۰ الى آخره بالنسبة لهذا المثال ) + وھذا يعنى 
أن تفسير عدم تناظر الزمان قى الكون لا یکمن فى بنية الزمان ذاتها وانما 
فى ا الكون الذى شع عورا غير متتاظرة لتسلسل الاعات فى تر و 
زمنی واد ٭ 0 


9 
رو 
مه 
7 


۷۱ 


72 


7 


بولق أدى الفشل فى التمييز بين خاصية « عدم تناظر » الزمانه 
و ال دجو و ا و الس ا 
,او حركة وجدانية على نحو ما تناولناها بالمناقشة آنفا - وهی خاصية تبدو 
على الصعيد النفسى أنها من خصائص الزمان ذاته الى ايجاد أجيال من 
اللبس واختلاف المفاهيم بشأن « أصل » عدم تناظر الزمان وقد يبعث 
على فهم هذا التمييز وعلى تبديد الليس أن نشير الى أن خاصية عدم 
التناظر فى حالة الشريط السينمائى تعد سمة تتعلق بالشريط ذاته حتى 
لو وضع على هيئة كادرات متراصة فوق منضدة ( أى لا دخل للزمان فى 
شىء ) » فليس من الضرورى أن يتم تركيب الفیلم وعرضه بالفمل على مدی, 
بعض الوقت ليتجلى عدم التناظر 


ویرجم هذا الخلط بين المفهومين فى جانب منه الى اختلاف دلالات۔ 
الالفاظ فکلمة عدم التناظر تمثل عادة فی الفيزياء ہراس سهم يشير 
الى اتجاه أو آخر ويشكل دوران الأرض على سبيل المثال صورة مفيدة 
لعدم التناظر لانه يبعث على التمييز بين القطب الشمالى والقطب الجنوبی 
نالرء الواقف عند القطب الشمالى سيجد الارض تدور نحت قدمه فى عکس 
اتجاه عقارب الساعة بينما لو وقف عند القطب الجنوبى سيجدها تدور 
فى اتنجاه الساعة ! وقد جرى العرف , من قبل العادة التاريخية البحتة 
على رسم سهم يشير الى القطب الشمای فى جميع خرائط ورسوماته 
الملاحة البحرية ء ویرجم ذلك على الارجح الى أن التطبيق الرياضى فى هذا 
المجال ابتكر فى النصف الشمالى من الكرة الارضية ء كما أن الصديد من 
البوصلات أيضا مجهزة بمثل خذا السهم غير أن وجود صهم يشير ال 
الشمال فى بوصلة السفينة يقثضى لا محالة أن تكون السفينة متجهة بالفعل 
ال الشمال وليس هناك ما يحول دون أن یعقد اتفاق على تحھیز 
البوصلات بأسهم تشير الى الجنوب ويمكن بنفس الطريقة الاشارة ال 
الومات فى هذا الاتجاه أو ذاك بحسب الاتفاق البحت ٠‏ وقد وقم الاختيار 

فى الواقع علی آن پرسنم اتحاء السهم فى حالة عود الثقاب بحیث تشر 
راصه الى اتجاه الزمان الذی يشهد اشتمال العود بینما يشير ذيله الى اتجاه 
العود قبل الاشتمال ۰ وبدلا من تسمية الاتجاه الأول « الشمال » والثانى, 
« الخنوب » > فاننا نطلق على الاتجاه الأول اسم « المستقيل » وعلى الاتجاه 
الثانى « الماضى »> ویعنی هذا الاصطلاح بالطبع أن السسهم يشير ایضا 
فى اتجاه التدفق الذى متفق مع المفهوم الوجدانی للزمان ۰ ومثلما أنه ليس 
ثمة. ما یفرضن على السفن أن تتحرك شمالا فان وجود سهم يشير الى. 
الستقبل كملامة على وجود عدم تداظر فی الزمان لا يقتضى أن یاتی تدفق 
الزمان من الماضى الى المستقبل ‏ وقد بحدث بالتاكيد أن یکون لدينا 


۷۲ 


لزان 


الماضي 
شكل 2۳ ١‏ 


الشكل (۳ - )١‏ : سهم الزمان : تجرى العديد من المنظومات فى اتجاه 
زمنی وبحد ۰ ویطلق عل هذا الاتجاه اسم « الستقبل » ۰ ویمکن ان برمز 
له پسهم ۰ ویوضح السهه ان العالم یتسم بعدم التناظر » حتی ان لم يكن 
يحدد اية حركة خلال الزمان ۰ انها ظاهرة وجداثية اصلها غامض ٠‏ 
انطباع بذلك » ولکن ليست لهذا علاقة ( ظاهرية ) بعدم تناظر الزمان 
وکم من مؤلف تحدث عن « سهم » الزمان أو « اتجاه » الزمان دون أن 
يميز بين عدم تناظر الزمان من ناحية وتیار الزمان من ناحية أخرى ! 


ويتغلغل طابع عدم التناظر الزمنی فى حياتنا اليومية على نطاق 
واسع لدرجة أن محاولة تصنيف هذه الظاهرة تبدو للوهلة الأول مسألة 
مريكة للغاية ویعد النشاط البيولوجى واحدا من أبرز مصادر النغر غير 
المتناظر فحناة الانسان تبدأ بمولده طفلا ثم يشب وينمو رويدا رویدا 
ويتقدم به العمر الى أن يتعرض للتغير الحاسم المفاجىء التمثل فى الموت 

وليس من الوارد مطلقا أن يقل عمر الانسان مع مرور الوقت ویتسم 
قدر بالغ من التغيرات فى البيثة المحيطة بنا بأنها بيولوجية كما يعد 
النظام الاجتماعی للانسان مصدرا آخر للتغيرات غير المتناظرة مثل التطور 
الثقافى وتطور التعمير فى الدن والتطورات التكنولوجية » بل ان الاداضی 
القاحلة سرعان ما تموج بالحركة والنشاط ما أن تدب فيها الحياة * وبعد 


التطور البطىء للاجناس ذاتها مثالا آخر مهما للتغير البيولوجى غ“ 


7 

امد لمتناظر ىق 
6 

2 

o 


وی هد 0 

بے و الو می اکنا . 

AIPA‏ رم 

7 DADDIES 
4 ۵ 






4 


42 


ویحتاج تكدس العلومات الكثير من التغیر الفكرى ففى كل مكان 
تتكس التسجيلات الخاصة بالاحداث السابقة ولكن لیس بالنسية للاحدات 
الستقبلیة فالمكتبات تمتلىء بالكتب , وتمتلىء الرمال على الشواطىء 
5 بآثار الأقدام الخ ويعد الكثير من العالم فى البيئة الأرضية بمثابة 
تسجيلات لهذا الطايع ولا شك أنه رغم تکدس المعلومات بشكل شامل 
فان العلومات الدقيقة المحددة تضمحل وتتلاشی فمن شأن ظاهرة الد 
والجزر على سبيل المثال أن تمحو آثار الأقدام ودائما ما تكون عملية 
اضمحلال المعلومات ذات اتجاه زمنی واحد فلیس من شان خط تلیفونی 
عشوش أن بفید المحادثة بل على العكس فانه يقلل كمية المعلومات 
المتبادلة بين المتحدثين 
وتعد ظاهرة عدم التناظر أيضا سببا لكثير من التغيرات فى المحيط 
غير الحى من البيئة » فالثلج على سبيل الثال يتحول الى مياه والمياه تتحول 
:الى بخار ولو وضعنا قطمة من الثلج فى اناء به ماء فى درجة الغليان 
۰فسوف تذوب وتتحول الى میاه ساخنة » ولا يمكن أن يحدث العکس » أى 
'لا يمكن أن تتجمد مياه ساخنة فى التو بينما تحيط بها هياه فى حالة 
غليان ۰ وهناك عدد کب من التغيرات غير المتناظرة التى تتسم بطايع التبدت 
والتلاثى. , منها على سبيل. المثال الخلل بكافة صوره حيث انه يتجه 
حائما الى الانتشار والاضمحلال فالحرارة تشم من الأجسام الساخنة 
۔وتنتقل الى الوسط المحيط بالجسم ااال مجر تشر ويتبدد فى الجو , 
.ولو نولدت أمواج فى مياه راكدة فانها تنتشر وتهدا تدريجيا حتى تتلاشی , 
والتيارات الهوائية مثل الریاح » « تعصیف بنفسها للخارج 6 . وتش مع 
الحرارة والضوء من الشمس والنجوم وينتشران فى الفضاء المحيط 
وهلم جر | 
والواقع أن اوت غير التناظر بالنسبة للزمان يعد سمة تشمل کل 
الظواهر الطبيعية تقريبا ٠‏ بل اننا لو تتبعنا على نطاق زمنى طويل تلك 
المجريات التى تبدو و للوهلة الاوی متناظرة 2 فسوف نکتشف آنها ليست 
كذلك فمن شأن بندول الساعة على سبيل المثال أن یتباطا تحت تاثر 
الاحتكاك والقاومة الهوائية الى أن يقف تماما » وذلك ما لم يكن مة محرك 
يدفعه ‏ وما هذا المحرك أيضا الا جهاز ذو طابم تبددى ۰ وحتى الارض 
تتعرض فى دورانها حول الشمس لقاومة ضعيفة ناجمة عن الوسط الفضائى 
النتشر فيما بين الكواكب ويمكن بالتقريب تلخيص الساله بان نقول 
"ان عدم التناظر فى الوقت هو سمة کل الا نش طة علی النطاق اللحسوس 
ومن الملاحظ فى الجانب الاعظم من کل هذه الأهثلة أننا يمكن أن 
تفھم الخطوط العريضة لطبيعة ما ورد بها من تغير ء وذلك عن طريق تحليل 


Vi. 


فرع واحد فقط من فروع العلم الطبيعى وعو الديناميكا الحراریة واذا 
كان هذا العلم قد خصص فى مطلع الامر لناقشه انتقال الحرارة بين النظم 
المختلفة ولبحث اداء المح ركات الحرارنه ء فقد أصبحت الديناميكا الحراريه 
الحديثة ب بعد أن تعمقت وبلغت مستوى بالغ الدقة بفضل الميكانيكا 
الاحصائية ‏ تغطى قدرا فائقا من الموضوعات حتى انها صارت تشمل 
تقريبا كل نطاق الظواهر الطبيعية اليومية العتادة ٠‏ بل ان ما طرأ حدینا 
.من تقدم مثير فى الميكانيكا الاحصائية ( فى مجال عدم التوازن الفائق ) 
قد أوجد آسسا جديدة فى الدینامیکا الحرارية تتيح فهم الحياة ذاتها 
ولو قيمنا التغير البيولوجى من منظور عدم اع الزمنی فسنجد أنه 
يمكن اعتباره فرعا من فروع الديناميكا الحرارية : بل ان نظرية المعلوماتية 
الحديثة ( ٥ط‏ 12150155286105) يمكن أن تعاد صياغتها فى مفاهيم توازى 
عن قرب مفاهيم الديناميكا الحرارية والميكانيكا الاحصائية : ویمکن الآن 
اعتبار الاضمحلال غير المتناظر للمعلومائية مثالا لأحد المبادىء العامة فى 
الدینامیکا الحرارية 


غير أنه ما زال هناك جانب من المجريات المتسمة بعدم التناظر الزمنى 
لا يتصل طابعها بشکل مباشر بالديناميكا الحرارية فموجات الراديو 
على سبيل الشال تصدر ممن جهاز الارسال وتنتشر فى الفضاء بسرعة 
الضوء أما المجرى المکوس للأمور , أى وصول موجات راديو من جميع 
الاتجاهات من الفضاء الخارجى فى توقيت واحد لتتجمع فی جھاز الارسال ء 
فلا يبدو شيئا واقعيا بالمرة ٠‏ وبمزيد من المبالغة نقول انه لا يمكن استقبال 
زسالة راديو قبل أن ترسل ! فلابد أن ياتى الاستقبال بعد الارسال 
ولا يمكن فهم هذا النوع من عدم التناظر ‏ ومثله بالنسبة لانواع آخری 
من الموجات ‏ بشكل مباشر عن طريق دراسة الديناميكا الحرارية 


ويعد علم الكونيات مجالا لمناقشة التغيرات الكونية الکبری فنحن 
نعيش فى کون متمدد تتطور معاله فى خطوطها العريضة مع الزمان وفى 
الطرف الآخر ٠‏ یشتمل العالم دون الذرى على جسیم غريب یعرف ياسم 
الیزون (226800 ٥۳‏ ولا يبقى هذا الميزون على حاله الا لمدة ۵ × ٠١‏ 7 ۾ 
ثانية يتحلل بسحا الى ثلائة جسيمات أخرى ۰ والشىء المثير للدهشة هو أن 
الجری العكسى للأمور ء أى تجمع الجسيمات الثلائة لاعادة تكوين الميزون ؛ 
لا يتبع بدقة التسلسل الزمنى العكسى للتحلل ( على عکس خال کل 
الجسیمات الاخری ) ٠‏ ومن ثم یتسم تحلل الميزون باتجاه زمنى محدد 


وسوف تتناول موضو ع علم الكونيات فی, البابين الخامس والسادس ا 
غير اننا لن ننهب الى أبعد من ذلك فى مناقشه موضوع البزونات 


۹ 
9 


7 ۰ 
ىت 
۔ 
72 


Ve 


لا یبدو"آنها ذات تائیر كبير على عدم التناظر الزمنی بصفة عامة رغم ما تنسم 


2 


یا ھن مسلك مثير للاهتمام ٠‏ وسوف نتناول فى هذا الباب اولا طبيعة 


.اعدم التناظر ومصدرہ بالنسبة للظواعر التی تحتمل التوصيف وفقا لبادی» 


7 


الديناميكا الحرارية ء ثم نلقى بعد ذلك بعض الضوء على موضوع انتشار 
الموجات بصفة عامة والموجات الكهرومغناطيسية بصفة خاصة 


۳ - ۲ اللاعكوسية ر رانااطزدامء٣ا)‏ والنظرية الثانية فى الديتاميكة 

الحراریة : 

ذكرنا فى القسم السابق أن قوانين الديناميكا الحرارية وضعت 
اساسا لوصف أداء المحركات الحرارية .ويعد ما يسمى بالقانون الأول 
للد يناميكا الحرارية قاعدة نظرية تقول بان الحرارة هی واحدة من صور 
« الطاقة » ۰ وكشان كل صور الطاقة › يمكن للحرارة أن تتحول من صورة. 
الى اخرى ۰ وتعد المحركات البخارية آلات رائمة تحول الطاقة الحرارية الى 
طاقة حركية , بینما يحول السخان الکهربی الطاقة الكهربية الى حرارة 
وتتسم الطاقة فى جميع الاحوال بأن مقدارها الاجمالى ثابت وهذا هو 
ما يعبر عنه القانون الاول أو ما يسمى بقانون بقاء الطاقة ٠‏ 


وتكمن الحرارة فى الاجسام فى صورة حركة جزیثاتها ویژدی, 
ارتفاع الحرارة الى اضفاء مزيد من السرعة على حركة الجزیثات وهی 
حركة سریعة بحق وتبلغ سرعة تحرك جزىء الهواء النمطى فی درجة 
الحرارة العادية بضع مثات من الأمتار فى الثانية ٭ وعندما يتصل جسمان. 
مختلفان فى درجة حرارتيهما ء فان الجزیثات السريعة فى الجسم الامبخن 
ترتطم بجزيئات الجسم الابرد وتنقل اليها بعضا هن طاقتها , فتنتقل بذلكه 
الحرارة من الجسم الساخن الى الجسم الابرد ٠‏ وسرعان ما تتساوى درجة 
الحرارة فتتوقف. عملية الانتقال ويقال ان الجسمين قد بلغا مرحلة 
التوازن الحراری ( وذلك اذا كان الجسمان معزولين عن آى فصدر 
حراری آخر ۲ 


ونستنتج من ذلك مبداً عاما مؤداه أنه ما من نظام من شنانه - فى 
حد ذاته .أن ينقل الحرارة من درجة آقل الى درجة أعلى ٠‏ ودائما ما يكون. 
تدفق الحرارة .هن الساخن. الى البارد ٠‏ وعادة ما نعبر عن هذه الخاصية 
ہوصف عملية الانتقال الحرارى بانها لا عكوسية ٠‏ ويمكن بالطبع أن تجری: 
العملبة بشكل معكوس وتعود الحرارة من جسم بارد الى جسم ساخن 
ولكن باستخدام آلية خارجية وتعد الثلاجاته مثالا لذلك ء حيث انها 
تطرد الحرارة من داخلها الى خارجها غير أن ذلك لا یتم الا عن طربق 


۱ سن 717ل VSN‏ ۵ا تا ا 23 
۷۹ رواک ۳ رو NEN‏ 2 کل 
0( ورت ۷ع 22 0 ایی 
4 






عملية لا عكوسية آخری تتمثل فى استهلاك نوع ما من الطاقة الخارجية 
اللازمة لتشغيل الثلاجة ٠‏ 

وتجسد عملية اشماع الحرارة من الاجسام الساخنة ثم تبددھا فى 
الجو الحیط الاقل سخونة » واحدة هن صور القانون الثانى للديناميكا 
الحرارية ولا ريب أن هذا القانون یتسم بعدم التناظر الزمنى لانه 
لا مجال فيه لان تجرى الامور بشكل عكسى وتنتقل الحراية من البارد الى 
الساخن ٠‏ ومنذ أن صيغ القانون الثانى يلغة التدفق الحرارى اتضح أنه 
یتسم بقدر فائق من العمومية ء وأنه صف ظاهرة عدم التناظر فى الزمن 
لعدد كبير من الحالات المتنوعة 


ولتوسيع مجال القانون الثانى بحيث یشمل أنواعا أخرى من الحالات 
المتسمة باللاعكوسية ادخل الفيزيائيون كما جديدا أطلقؤا عليه اسم 
« الانتروبيا » ( 3ہ تػاظ) ٠‏ وتعد الانتروبيا فى تعريفها الدقیق معاملا 
رياضيا » غير أنه يمكن أن يحتمل تفسيرات طبيعية هتعددة ٠‏ وثمة وجهة 
نظر مفيدة تصف الانتروبيا بأنها مقياس لعدم الانتظام ۰ ای ان المنظومة 
التى تتصف ببنية جيدة منتظمة تتسم بانتروبيا محدودة ما المنظومة 
التى تزید فيها الانتروبيا فهى منظومة تتسم بالفوضى وعدم الانتظام 
والانتروبيا الخاصة بمنظومة تتكون هن جسم بارد قريب من جسم آخر 
ساخن تعد بشكل ما أقل من الانتروبيا الخاصة بالمنظومة ذاتها اذا كان 
الجسمان فى حالة توازن حراری ویعزی السبب فى ذلك الى أن الحرارة 
الكامنة فى المنظومة هن شانها أن تكتسى قدرا أكبر من الانتظام اذا كانت 
حناك فرصة لان تبقى اساسا فى الجسم الساخن عما لو انتشرت بشكل 
منتظم فى المنظومة كلها بمعنى آخر تتسم الحالة الاول بمقدار اکبر من 
الينية 

ويبعث ذلك على اعادة صياغة القانون الثانى للديناميكا الحرارية 
بحیث يفيد بأنه هن المستبعد تماما أن تقل الانتروبيا فی آية منظومة 
ونبادر على الفور بتقييد هذا النص بضرورة أن تكون المنظومة « معزولة » 
أى موجودة فى حاوية محكمة لا تسمح بتسرب الحرارة اليها * ومن الواضع 
أنه لو تهيات الفرصة لحدوث تفاعل بين نظم خارجية والنظومة المعنية 
فمن الجائز آن تقل الانتروبيا » كان نستخدم مضخة حرارية على سبيل 
الثال لنقل الحرارة من جسم بازد الى جسم ساخن ومم ذلك يؤكد 
القانرن الثانى أن مجموع الانتروبيا فى المنظومة الشاملة التى تتضمن 
( فى حالتنا هذه ) المضخة الحراربة ومصدر طاقتھا وساثر النظومة 
یتزاید دائما ( او على الاقل يبقى ثابتا ) ۰ خلاصة القول » يفيد القانون أن 
الانتروبيا فى الكون لا يمكن أن تقل 


2 ےی ُ۵ N‏ ى9 ZARA‏ 1 
ا 2 ` 1 ۷۷ 


4 
0 


4 
4 


42 


6 نا 
2 
ج6 


AS 


الشكل ۳ - ۲ القانون الثانى للد يناميكا الحرارية ٠‏ بنظم القانون الاول. 
« كمية » الطاقة فی صورة حرارة ء بينما پتناول القانون الثانى اسلوب۔ 
تنظیمها وقد عبر العالم البريطانى لورد كلفين (هذ19ء15 73م 
( 14874 ۱۹۰۷) عن القانون الثانی بعدم اجازة تدفق الحرارة من 
الأجسام الباردة الى الاجسام الساخنة ٠‏ وعلى ذلك فمن شان المياه. 
الساخنة ان تذيب الثلج ولکن ليس هن شان الثلج أن يجمل الياه تفل » 
ای أن الترتيب الزمنی للاحداث يجرى دائما من الیسار الى اليمين على. 
نحو ما هو مبين فى الشكل ۰ ويتسم القانون الثانى اذن بقدر اکبر کثیراٴ 
من العمومية ٠‏ انه افضل القوانين المعروفة المنظمة للنشاط الطبيعى 
واقربه؛ الى المنطق ٠‏ 


ویمکن ء باستخدام هذا الفهوم للانتروبيا ء الربط بين حالة التوازن 
الحرارى. والحد الاقصی من الانتروبیا فمن شان أى تغيير يحدث فی 
منظومة معزولة أن بؤدى الى زيادة الانتروسا فیها , وعندما تصل المنظومة 
فى نهاية المطاف الى حالة التوازن ٠‏ فلا هجال لحدوث مزيد من التغيير 
وبالتالى لن تعلو الانتروبيا اكثر هن ذلك ء ای انها تكون قد بلغت حدها 
الاقمی 

ویمکن أيضا الر بط بين الانتروبیا والعلومات * فلو اتسمت منظومة٠‏ 
طبيعية بقدر کببر من النظام فسوف تحتاج قدرا کبرا من العلومات 
لوصفها او يمكن القول هن زاوية آخری انها تحتوی على قدر كبير من 
الملومات ٠‏ وفی القابل يقل حجم العلومات فى آية منظومة تتسم بالفوضی ۰ 
ویمکن أن ندلل على على ذلك بترتیب الحروف في صفحتنا هذه ء فلو رتبت. 
بتسلسل. سلیم > فسوف تتجسد العلومات فى صورة کلمات . وس‌طور 
وفقرات الخ اما لو وضعت بشکل عشوائي فلن بستفید القارىء. 
شيئا يذكر هنها ويمكن اذن تعريف المعلومات بأنها « انتروبيا سالبة > 
(negentropy) yî (negative entropy)‏ على نحو ما يطلق 
أحيانا ٠‏ وهذا يعنى أنه كلما زادت الانتروبيا قلت المعلومات 


۷۸ 


ومن مميزات صياغة القانون الثانى للديناميكا الحرارية فى صورة 
قانون للانتروبيا أنها تضفى عليه مزيدا من العمومية ۰ ومن هذا المنطلق › 
نلاحظ أن المثال الذى سنستعين به كثيرا فى هذا الکتاب لشرح 
القانون لا يتضمن بالمرة أى انتقال للحرارة » وهو يتمثل فى الآتى هبه 
أن لدينا نوعين هن الغاز ( أ ) و ( ب ) موجودين فى حاوية محكمة تعزلهما 
تماما عن العالم الخاردجی وتتكون الحاوية ( انظر الشكل ۲ - ۲) من 
صندوق هقسوم الى غرفتين يفصل بینهما سور * ویوجد فى الغرفة الیسری 
خلیط یتالف من ۸٩۰‏ من الغاز (أ) و ۸۱۰ من ( ب ) بیتما يوجد فی 
الغرفة الیمنی خلیط آخر بتکون من ۹۰ ( ب ) و ۱۱(۱۰) ماذا 
سیحدث لو رفعنا السور الفاصل بين الغرفتين ؟ ان جزئيات الغاز التحر کة 
عشوائثیا بسرعة رة سوف تدتشر بعد قعرد قضيرة فى الثر فين وانوي 
ببعضها وسرعان ما يصبح الخليط هنتظما بحیث یتکون تقریبا من ۵۰ () 
و ٥٠ز‏ ( ب ) فى كلتا الغرفتين ولا شك أن هنه العملية تٹسم بعدم 
التناظر فى الزمان لانه لیس من الوارد أن نجد وعاء ممتلئا يخليط من 





الشكل ۳ - ۳ قانون زيادة الانتروبيا تمثل النقط فى هذا الشكل 
الفاز ( ١‏ ) بينما تمثل العلامات (×) الغاز (ب) وعندما يرفع السور من 
الصندوق يمتزج الغازان ۰۰ ويتسم الترتيب في الشكل ( ۱ ) بقدر اكبر من 
النظام عنه فى الشکل (۲) وبالتالى تقل الانترونيا فى ()١(‏ عن )٢۲(‏ 
غير ان ذلك يتطلب ایضا حجما اکبر هن العلومات لوصفه ومن غي 
الوارد مطلقما أن تقل الانتروبیا بصورة ذاتية كما هو مبين فى الشكل. 
((۴) ( ای ليست هناك منظومة معزولة لديها القدرة على اجراء سی 
داتی ) ٠‏ 3 


37 


42 


الغاز بن .ثم يحدث فجأة أن ينفصل الغازان من تلقاء ذاتهما ويتجه كل 
هنهیا" ال أحد جانبی الوهاء ونشكل قانون زيادة الانتروبيا وصفا جيدا 
ملية الخلط ٠‏ فالوضم فى الحالة الأصلية . عندما كان الغازان منفصلین - 

9 كان بلا شك أكثر انتظاما ( و بحتوی على قدر آکبر من العلومات ) وبالتال 
كانت الانتروبیا آقل منها فى حالة آلفوضی التی صاحبت عملية الزج بعد 
رفم السور 


ویتعمیم هذا الثال نستنتج ذلك المبدأ الستمد هن الطبيعة والذی 
يقول بان النظام يفسح ال جال للفوضی ! 


ویمد هذا البداً مالوقا بالنسية للحياة البشرية فلا شك أن تحقیق 
أى انجاز على درجة عالية من النظام والبنية يعد اصعب كثيرا من مجرى 
الامور بشكل معكوس قمن السهل تدهير منزل وتحويله الى كوم من 
الححارة بينما تشكل اعادة بنائه صعوبة كييرة غير آنه ثمة منظومات 
يبدو للوهلة الأولى آنها ذات بنية طبيعية وآنها تناقض قانون الانتروبیاء 
فمن شأن المنظومات البيولوجية مثلا أن تتطور 'وتتحول الى بنیات أكثر 
تعقيدا » ولو تحول سائل الى عيئة بلورية فان بنيته الذرية ستكون أكثر 
ترتيبا عنها فى الحالة السائلة وهلم جرا ٠‏ ولكننا لو أمعنا النظر فى هذه 
المجريات فسوف نکتشف أن الانتروبيا الاجمالية لكل منظومة و « محيطها » 
تتزاید دائما » فالنشاط البیولوجی على سبيل الخال لا بستمر الا بفضل 
الزيادة فى انتروبیا ضوء الشمس التی تمد مصدرا للطاقة لکل صور الحياة 
على الارض ۰ ولو وضعنا نباتا أى حيوانا داخل صندوق محكم ٠‏ فسرعان 
ها سیفنی مؤكدا المبدا القائل ان النظام فی ظل العزلة ينهار و يتحول 
الى فوضی 

ولقد جرت فی عام ۱۸٦٦‏ أول محاولة لشرح كيف یتستی أن يفسح 
النظام المحال للفوضى 4 وقام بها المالم الاسترال لودويج بولتزمان 
wig Boamann‏ dا‏ ( ۱۸4۶ - ۱۹۰۱ ) ولم يكن المفهوم الئری 
للمادة قد تبلور بعد عندما طرحت فكرة الانترؤبیا فى الديناميكا الحرارية ء 
ولذاك فقد طرحت عل مستوى الكميات الحسوسة (0960016۵ع) 
درجة الحرارة والضغط في الغارّات فى حالات التوازن ٠‏ ثم جات أعمال 
العالم الا انی رودولف کلاوز یوس 015518 81100158 ۱۸۲۲ - ۱۸۸۸) 
وجيمس كليرك ماکسویل ۱۸۵۲۳۶ 016:1) 4۳68[ فى منتصف القرن 
التاسع عشر وتضمنت محاولة لوصف اوجه التباين بين الحالات الغازية 
الختلفة عن طريق توصيف جوائب الاختلاف فى تركيباتها الجزيثية 
وكان العلماء فى ذلك الحين يعتبرون الجزیثات ذاتها جسيمات ضثيلة 


A> 


متحركة تخضع لقوانين الميكانيكا النيوتونية , وكانوا يضعون القوانين التى 
تحدد خصاص الغازات فى حالات التوازن ‏ مثل درجات الحرارة 
والضفوط - استنادا الى الدراسات التحليلية الرياضية لتأثير الحركة 
الاجمالية لعدد هائل من الجزيئات المتمائلة وانطلاقا من وجهة النظر 
الیکروسکو بية هذه كان ضغط الغاز يعرف يانه مجموع قوة الصدمات 
بالغة الضعف الناجمة عن حركة الجزيئات وارتطامها بحوائط الوعاء 
وكانت درجة الحرارة تعرف من منظور سرعة الحركة الحزيثية فكلما 
كانت حر که مکونات الغاز آسر ع ارتفصت درجة حرارته وكانت الحرارة 
الاجمالیه للفاز تصرف بانھا هجموع الطاقه الناجمة عن کل هذه الح رکة 
( وقد يضاف الى ذلك بعض الطاقة الناتحة عن الحر کة الدورانية الداخلية 
وذبذبة الجزیثات ذاتها ) 

وقد حاول بولتزمان أن يوسع نطاق تطبیق نظرية الحركة الجزيثية 
هذه لتشمل حالات عدم التوازن وذلك فى اطار السعی لایجاد وصب 
ریاضی يبين كيف يمكن لنظومة أن تتغير بشکل ذاتی من حالتها الاصلیه 
الى حالة التوازن وتتفق هذه العملية ذات الاتجاه الزمنی الواحد مع 
أساس مبدأ عدم التناظر الزهنی فی العالم الطبیعی ورغم أن أبحاث 
بولتزمان انحصرت فى دراسة نموذج بالغ الخصوصية يمثل أحد الغازات 
المعزولة فى صندوق محكم لم تكشف دراسة نماذج أخرى آحف قیودا 
أية مبادىء أساسية جديدة تتعلق بعدم التناظر الزمنى * 

وتفيد أبحاث بولتزمان بان كل حالة بعينها لغاز معزول فى صندوق 
( محددة بتوزیم معين للحرارة والضغوط وساثئر الخصائص الاخری ( 
تتماشی مع عدد من البدائل الختلفه لواقم جزیثاتها النفردة وتحرکاتها 
وتحتاج بعض الحالات تحقیق قدر آکبر من الترتیب قیاسا بغرها فهناك 
على سبیل الثال عدد اکبر هن الطرق التی تحقق توزیم الغاز بسكل منتظم 
فى الصندوق عما لو كان مطلوبا أن تکون کل كمية الغاز محصورة فى رگن 
صغير منه وهناك من ناحية آخری عدد محدود نسبیا من الطرق لجعل 
الجزيئات كلها تتحرك فى اتجاه واحد بینما هناك عدد ضخم هن بدائل 
اللابسات التى تجعل ح رکه الجزشات كلها عشوائیه وهکذا » كلما كانت 
الحالة أكثر نظاما قل العدد اللائم. من بدائل الترتیبات وهذا یعنی أن 
حالات الانتروبیا العالیة يمكن أن تنحقق بعدد من الطرق بفوق نظره فى 
حالات الانتروبیا النخفضة وفی ظل هنه النظرية الجزيئية للغازات ثمة 
حالة واحدة يمكن أن تتحقق بعدد من التر تیبات الیکروسکوبية بفوق کشبر؛ ۰ 
مثیله فى الحالات الأخرى وهذه هى حالة الانتروبیا القصوى التي* 
تتناسب مع الحد الاقصى من الفوضى ويمكن القول اذن ان التوازن و 

3 


الفهوم - ۸۱ 


ول 
ے0 


الحالة ,الثّی يمكن « على الأرجح » أن تتحقق لو كانت الجزيثات موزعة 
توزیقاً عشوائیا 


7 

وتقوم فكرة بولتزمان بشأن تطور حالة الغاز صوب التوازن » والتی 
عبر عنها ہما أأسلاه نظرية 11 (0ط٥0۲٥٥٥)‏ .13) على السمج بين قوانين 
الميكانيكا النيوتونية ( التى تصف حركة الجزيئات ) وبين ما افترض بشان 
الكيفية العشوائیه التى يتجه بها النموذج الغازى الى اعادة ترتيب ذاته 

وكان یعتقد أن اعادة الترتیب الجزیثی تأتى نتيجة ارتطام الجزيئات. 
ببعضها فمن شأن هذه العملية أن تؤدى الى تغير خليط (reshuffling)‏ 
الجزیثات ولو حدث ذلك بدرجة كافية من العشوائية فسيتضح كيفه 
يتحول غاز من حالة تتصف بقدر معقول نسبيا هن الانتظام - وبالنالى قلة 
الانتروبيا ‏ الى حالة التوازن المتسمة بقدر كبير من الفوضی ويعزى ذلك. 
على وجه التحديد الى أن عدد الترتيبات الیکروسکوبية غير المنتظمة تفوق 
كثيرا عدد الترتيبات المنتظمة ويمكن تشبیه تلك العملية بمجموعة من 
آوراق اللعب هرتبة بدقة ثم أعيد خلطها عشواثيا وكم هو بعيد احتماله 
أن يأتى هذا الخلط العشوائى بترتيب منظم للأوراق ! 

وقد وضع بولتزمان افتراضا احصائيا بشسأن طبيعة الارتطامات. 
الجزيئية مؤداه أن حركة الجزيئات المقبلة على الارتطام هی واحدة سواء 
أوقع الارتطام ام لا ء وذلك لان الجزیثات « لا تعرف » ما اذا كان الارتطام 
سيقع أم لا وبالتال فلا مجال لان یتاثر بای شكل من الاشكال تحركها 
السابق على الارتطام ما الحركة بعد الاصطدام فهى تتأثر بلا جدال, 
ہما اذا كان الحدث قد وقع آم لا 


وقد أطلق بولتز مان على هذا الافتراض اسم (stosgahlanstaz)‏ 
بمعنى افتراض الفوضى الجزيثية * ومن شان الجزيئات المتحركة عشوائیا 
أن تخل سريعا بترتيبها النتظم وركز بولتزهان فى أعماله على محاولة 
ایجاد اثبات رياضى قوى لهذا النموذج الذى طرحه لمسلك الغاز ٠‏ وقد لحا 
فى هذا السياق الى تعريف کم أسماه « 11 » ترتهن قيمته بمدى ماتتصفه 
به الجزيثئات من ترتیب وتفيد نظرية (13) بأنه ليس من شان قيمة (8) 
الا أن تزيد مع الزمان وهذا يعنى أن (51) ما هى فى الواقع الا تعبير عن. 
الانتروبيا ‏ وهكذا آصبحت نظرية (13) هی التفسير أو التعبير الذری 
المباشر لقانون زيادة الانتروبيا ولقد سلطت هذه النظرية الضوء على 
الآلية التى يجرى بها الأداء غير المتناظر زمنيا لمنظومات الديناميكا الحرارية ٠‏ 
ولذلك فهى تعد بحق واحدا من الانجازات الشامخة للفيزياء النظرية غير 
أن الشىء الوحيد الذى شاب نظرية (81)ھو ذلك التناقض الجوهری المحر 


AY 


الذى تكرر ظهوره بصورة أو بأخرى فى سياق الجدل الذى ثار بشأنه- 
على مدى قرن من الزمان ٠‏ 


٣‏ ” تناقض خاصية العكوسسية 


وليس هناك ادنی شك فى أن أية نظرية تقوم على أسس الیکانیکا 
النيوتونية وحدها لا تشكل اثباتا لقانون زيادة الانتروبيا فى أية منظومة. 
معزولة والسبب فى ذلك بسيط وهو أن الميكانيكا النيوتونية تتسم 
بالتناظر الزمنى » وهذا یعنی أن أية 029 للذرات تتفق مع قوانين نیوٹی, 
لايد أن لها شکلا معكوسا فى الحركة بت يتفق كذلك مع هذه القوانين أى أن 
کل ارتطام وکل مسار للذرات ( وفقا لنموذج بولتزمان ) لابه من وجود. 
شكل معكوس له ولیس من شان مبادىء الیکانیکا النيوتونية ‏ التى 
تقوم عليها النظرية برمتها ‏ أن تميز بين اتجاه زمنى وآخر ولا كان عدم 
التناظر لا يمكن أن ينجم عن التناظر فهذا يعنى ان القول بأن نظرية 
بولتزمان » التى تفيد بأن الانتروبيا تزيد بشکل غير متناظر زمنیا تقوم, 
على مبادی» الميكانيكا النيوتونية وحدها هو قول خاطىء ولن يغير من 
الأمر شىء , بالنسبة لهذا الاعتراض ء ما عرف بعد ذلك من خطأ الميكانيكا 
النيوتونية فى وصف حركة الذرات ٠‏ ولن تفيد كذلك الاعتبارات العلاقاتية. 
فى هذا المحال اذن ء فمادام بولتزهان قل آثبت آنه لا محال للانتروبيا 
الا لان تزيد . فلا شك أن هناك شیثا ما متعلقا بعدم التناظر الزمنى 
بالاضافة الى الميكانيكا ٠‏ 


وكان ج لوشمیت 10600100 .ل عو أول من نشم فی عام ۸۸۷۳۷٦٦‏ 
اعتراضا على « التفسير الميكانيكى البحت » لقانون زيادة الانتروبيا 
وكانت نظرية بولتزمان تنص على الاتی اختر أية حالة لغاز ما ء واعمل. 
على حدوث بعض الارتطامات بين جزیثاته بحيث تحصل على حالة جديدة > 
سوف تجد أن الانتروبيا فى الحالة الجديدة لا يمكن أن تقل عنها فى الحالة. 
الاصلية وقد نقض لوشميت هذه النتيجة بأن توصل الى حالات جديدة. 
قلت فيها الانتروبيا عن الحالات الأصلية ‏ وها هذه الحالات الحديدة. 
ببساطة الا معکوس الأوضاع النهائية فى الحالات السابقة فلو تصورنا" 
أن كل الجزيئات فى حالة انتروبيا عالية قد عكست فجأة حركتها « بفعل. 
السحر » فسوف « بعود » الغاز الى حالته الأصلية المتسمة بقدر أقل من 
الانترو بیا دیرجع السبب فى ذلك الى أنه اذا كانت كل حالة ارتطام 
جزيئى فردية تت تتسم بالعكوسية ء فلابد أن تنسحب هذه السمة على الحركةة 
الشاملة للغاز ١‏ فی اعتراض اریت الها مس بدن ان ی 
حالات الغاز أن تؤدى بالضرورة الى زيادة الانتروبيا e‏ 


AY 


6 


وائمة اعتراض آخر طرحه أ زرميلو 2۳۳610 E.‏ وبتعلق ایضا 
«بيا”نتسم بها قوانين الميكانيكا المصنية هنا من تناظر زحنى وكان هنرى 
,"يوا نكاريه 6 1162121 ( فر نسی ۶ - ۱۹۱۲) قد وضع نظرية 
عامة بشان المنظومات الميكانيكية العزوله التى تخضح لقوانين الميكانيكا 
“المتسمة بخاصية العكوسية وتقول هذه النظرية بأنه من شأن مثل هذه 
.المنظومات أن تعود مرات ومرات بغبر حدود الى حالة قريبة بدرجة أو بأخرى 
.من أية حالة أصلية محددة ونستنتج من ذلك انه من شأن أى غاز معزول 
فى صندوق محكم وفى حالة انتروبیا منخفضة أن يعود الى حالة انتروبيا 
.منخفضة آخری قريبة من حالته الأصلية وما من طريقة يعود بها نظام ما 
الى حالة انتروبيا منخفضة دون أن تتعارض مع نظرية (51) لبولتزمان 
وتتسم نظرية بوانكاريه بدرجة من الاثارة والغرابة حتى اننا سنتوقف 
.قلیلا - من قبيل الفكاهة ‏ عند بعض تبعاتها وقد نعبر عن هذه النظرية 
بطر يقة كوميدية بأن نقول ان ای شی يمكن أن يحدث في أية منظومة معزولة 
تماما سيحدث وبحدث ويتكرر بغر حدود ! ولنضرب مثالا لذلك بغرفة 
.معيشتى ولنفترض أنها معزولة تماما عن العالم الخارجی ماذا سيحدث 
فى هذه الغرفة بعد وقت طويل ؟ قد نجد المنضدة ترتفع الى السقف 
.وقد نرى الزهور الموجودة عليها قد دبت فيها الحياة بعد أن تكون قد ذبلت 
وتحللت منذ آمد بعيد بل قد أبصث أنا ذاتى فيها هرات ومرات وقد 
تتجه كل ذرات الهواء الموجودة فى الحجرة وتتكدس فى واحد من أركانها 
كل ذلك وأى شىء غيره يمكن أن يحدث ویتکرر مرات ومرات » ولكن مة 
مشكلة وحيدة وهی انه ينبغى أن ننتظر لوقت طويل للفاية الى أن تقع مثل 
هذه الأحداث الغر ببه وريما كان ما آسماه بوانکاریه بزمن التكرارية 
٣٥۵ reeurrence time)‏ مذہ۶) أى الزفن بين التكرار والتكرار ‏ هو 
أطول مدة تكهن بها انسان فهی تقدر قيمتها ب ۱۰ , حيث (ن ) هو عدد 
الجسيمات التى تتكون منها النظومة العنیة وتقدر قيمة رن ) بالنسبة 
للفرد الواحد والمحيط المباشر من حوله بزهاء ۲۱۱۰ ذرة أى أن رقم 
جوانكاريه سيصل الى ٠٠٠١‏ ۲۳ » وانه لرقم يحتاج مجهودا لاستيعابه انه 
واحف على يمينه ۲۱۱۰ رقما !! ولا يهم هنا أن نعبر عن هذا الرقم 
بالثانية أو حتى بعمر الكون فماذا يعنى ۱۲ رقما اضافيا أو نحو ذلك 
قیاسا بعدد ۲۱۱۰ من الأرقام على يمين الواحد ان نظرية بوانكاريه تفيد 
بافکان حدوث المعجزات ولكنها نادرة بدرجة لا يمكن حتى تخیلها 


ومن ناحية آخری » من البدهى أن يكون هناك اعتراض على افتراض 
عزل غرفة معيشتى عزلا كاملا فذلك أمر مستحيل وهو اعتراض فى 


AE 


محله غير اننا لو تکلمنا على نطاق آوسع كثيرا فسنقول ان الكون كله- 
گان یعتبر فى وقت من الأوقات منظومة معزوله ملائمة لان تطبق عليها نظر بة 
بوانكاريه بل ان بولتزمان يرى أن الحالة الراهنة للكون انما هی واحدة 
من العجزات التى يتحدث عنها بوانکاریه وعلی أبة حال سوف نتناول. 
ذلك الموضوع ونميره من السستجدات الغريبة فی البابین الخامس 
والسادس 

ولعلنا نعود الى الموضوع الرئیسی وهو نظرية بولتزمان وما آثارته- 
من اعتراضات .بشأن العكوسية لا سيما بعد أن أصمحت خلاصة مه 
الاعتراضات واضحة وقد ذكرنا أن بولتزهان استخدم قوانين ال میکانیکا: 
النيوتونية علاوة على أنه افترض وجود حالة من الفوضى الجزيئية غير. 
أن هذا الافتراض لا یمکن أن يكون دائما صحیحا ولفهم الطريقة التى 
لا يتحقق بها هذا الافتراض فلندرس بمزيد من العناية ء التفاصيل الدقیقة۔ 
لحركة (لجزیثات فلو رکزنا الانتباه على مجموعة .صغيرة من مثل هذه 
الجزيئات تتحرك عشوائيا فى الصندوق بسرعة عالية وترتطم ببعضھا: 
باستمرار وتنتقل فى كل لحظة من اطار حركة لاطار آخر فسوف. 
نلاحظ أن المسلك الجماعى لهذه المجموعة الصغيرة يجرى بشكل عادى فى 
معظم الوقت فهناك على سبيل الخال عدد من الجزيئات يتحرك يمينا 
بينما يتحرك عدد آخر شمالا وعلم جرا ولكن قد یتصادف لحظيا أن 
تنتظم الحرکة فى خطوط مستقيمة أو تتخذ شكلا جماعيا موحدا خلال. 
مجری الاحداث ۰ 

وتفيد احدى النظر یات الاحصائية البسيطة بأن احتمال حدوث. 
هذه الاستقامة التلقائية اللحظية فى حركة الجزیثات يتضاءل بشکل حاد 
كلما زاد عدد الحزشات المعنية وبالتالى فان احتمالات أن تتخذ كل 
جزیثات الغاز فى الصندوق شکلا موحدا للحركة ( کان تتحرك على سبیل 
الثال فى لحظة واحدة لتتکدس فى نصف الصندوق ) هى احتمالات متناهیة" 
الضآلة ولکنها ليست مع ذلك معدومة تماما ونستنتج من ذلك آن 
الانتروبيا يمكن أن تنخفض ويمكن لغاز فى حالة غير منتظمة أن ينتقل 
لحظيا وبشكل تلقائى الى حالة أكثر انتظاما وشكل أكثر ترتیبا غير أن 
ذلك احتمال يكاد يكون فی الواقع مستحيلا ولو شثنا الاستعانة بمثال. 
محدد فلنعد مرة آخری الى مثال الصندوق المقسوم المبين فی الشكل 
۳ ۲ واستنادا الى نظرية بواتكاريه سوف تأتى ‏ لحظة ‏ وتتحرك فبھا 
کل جزیثات الغاز ( ب ) الوجود فى الغرفة الیسری ء صوب اليمين بینما! 
تتحرك کل جزيئات الغاز ( أ ) الموجود فى الغرفة اليمنى سی 
الیس.ار ولو تصورنا أن الفاصل بين الغرفتين قد رفع فى هذه اللحظةر» 
فسوف ينفصل الغازان مرة أخرى على نحو ما هو مبين فى الئینڈکل, 


Ao 


9 


(ey ۳‏ غير أن احتمال ان يأتى رفع الحاجز فى اللحظة ذاتها التى 
.بقع فيها مئل هذا الحدث بالغ الندرة هو احتمال ضثيل بدرجة تبعث 
لی الصعيد العملى على اعتباره معدوما ولا شك أن المنظومات الطبيعية 
المألوفة تحتوى على عدد من الجزيئات يبلغ من الضخامة ما یجعل الزيادة 
.فى الانتروبيا أمرا شيه محقق ويمكن اعتباره واحدا من قوانیں 
الطبيعة 


وانطلاقا من هذا التفسير الاحصائى الجديد للفوضى الجزيئية یمکن 
التوفيق بين نظرية بولتزمان وأوجه الاعتراض عليها يشان مساألة 
العكوسية ٠‏ فلو كانت هناك منظومة فى حالة انتظام نسبی تتسم بانتروبيا 
منخفضة فمن شبه المؤكد أنها ستعمل سریعا على اعادة ترتيب نفسها 
لتصل الى حالة آقل انتظاما وبالتالى ذات مقدار أعلى من الانتروبيا ‏ غير 
أن ذلك ليس بالامر الحتمى وفى المقايل ٠‏ وبالتناظر 2 من المرجح تماما 
أن نکون المنظومة قد وصلت الى هذه الحالة من الانتروبيا المنخفضة انطلاقا 


.من حالة فى الماضى نتسم بمقدار أعلى من الانتروپیا وذلك يعنى أن أيه 
۔حالة عشوائية تتسم بمقدار منخفض من الانتروبيا هن المرجح تماما أن يكون 
.هذا المقدار قريبا من آدنی حد يمكن أن تصل اليه وقد يبسر فهم هذه 


المسألة أن ندرس المسلك بعيد المدى لغاز معزول فى صندوق على نحو 


.ما هو مبين فى الشكل ۲ - 858 ان هن شأن مثل هذا الغاز فى معظم 


الأحيان أن يكون قريبا من حالة التؤازن متسما بحد أقصى من الانتروبيا 
نتيجة ما تتصف به جزيئاته هن عشوائية التوزيع وتعادل الانتشار والتحرك 


.فى كافة الاتجاهات وتأتى بين الحين والحين موجة عارضة ضعيفة تخل 


بهذا التوازن فتكتسب المنظومة لحظيا مقذارا من البنية ما تلبث أن تتلاثى 


-سريعا نتيجة الارتطاهات العشوائية 


وقد يحدث فی حالات بالغة الندرة أن تأتى موجة كبيرة بالفعل تجعل 
الانتروبيا تنخفض بشكل حاد کان تتجمع على سبيل المثال كل الجزیثات 
فی نصف الصندوق ولا شك ان مثل هذه الحالة ستقم بالتأكيد بالقرب 
من قاع واحد من هذه النتوءات لان عدد البروزات الصغيرة يفوق كثيرا عدد 
النتوءات الكبيرة وقد نلاحظ أن منحنى الانتروبيا عند قاع النتوءات 


یتسم بالتناظر بالنسبة للزمان وبالتالى يعتبر افتراض فوضى الجزیثات 


افتراضا جيدا عند هذه النقطة ء غير أنه ينطبق بشكل متمائل سواء آکان 
اتجاه الزمان للأمام أم للخلف 


وتتمثل فائدة نظرية بولتزمان فى آنها تصف كيف يمكن أن ينتقل 
نموذج غاز من حالة انتروبيا منخفضة الى حالة توازن ولكنها لا تفسر 


۸ 


الزمان 
شكل ۳- 4: 


الشكل ۳ - ٤‏ لا مجال لان يختلف الستقیل عن الماضى بالنسبة لصندوق محكم 
يحتوى على غاز ٠‏ وقد يحدث ان تقل الانتروبيا عن الحد الاقصى نتيجة 
عملية اعادة ترتيب عارضة تضع الجزئيات لحظیا فى حالة جماعية موحدة ٠‏ 
وتظهر هذه الحالات على هيئة بروزات قى الرسم البيانى ۰ ومن الواضح 
ان البروزات الكبيرة تحدث بمعدل اقل كثيرا من معدل البروزات الصغيرة ء 
ويبين الرسم بوضوح ان التفيرات فى الانتروییا ليس لها اتجاه معين 
بالنسبة للزمان ٠‏ 


لماذا بحدث ذلك دائما فى اتجاه زمنى واحد - هن الماضى الى المستقبل 
لقد. اختفى عدم. التناظر الزمنى من نموذج بولتزمان ! 


٤ - ۳‏ افتراض وجود نظم فرعية 

ولو نظرنا الى الشكل ( ۲ - 5 ) فسوف نلاحظ على الفور أن الغاز 
لمعزول بصفة مستديمة فى صندوق ء لا يتسم مسلكه بعدم التناظر » حيث 
بؤدى به طول الأهد الى أن تكون « زياراته » لحالات الانتروبيا المنخفضة 
بالغة الندرة رغم أن الانتروبيا تتزايد وتتناقص بنفس المعدل تقريبا 
ويوضح الش كل أن الاهر يتساوى سواء أكان اتجاه الزمان يمينا 
أم يسارا 

ولا شك أن النظومات الحقيقية ليست كذلك النموذج ء فعدم التناظر 
الزمنى هو واحد من حقائق الحياة ولذلك لابد فى العالم الحقيقى أن 
تختلف صناديق الغاز اختلافا جوهریا عن نموذج بولتزمان فما هی أوجه 
الاختلاف مهذه ؟ 


ولن تجدى كثيرا محاولة دراسة نموذج أكثر واقعية من نموذج 


بولتزمان ولكن الاجابة على هذا السؤال تنبع من سؤال آخر سايق 


عليه وهو كيف تنتقل منظومة حقيقية الى حالة انتروبيا منخفضة ,“ومن 
2 


۹ 
9 


پر و ہہ 

رک ار 1 

ایا کی رب و ا ۷ زرم ۸۷ 
4 سا ۹ 


6 


7 


خصائص+ نموذج بولتزمان أن أية حالة انتروبيا منخفضة عشوائيا تشکل 
على ,الأرجح حدا أدنى من الانتروبيا ناجما عن موجة أخرجت الغاز لحظيا 
.هن حالة التوازن وليس من المقبول منطقيا أن نتوقع حدوث مثل ذلك 

7 الأمر فى المنظومات الحقيقية فلو كنت سائرا على شاطیء البحر وصادفت 
قلعة رملية نصف مطموسة 2 فسوف أستنتج أنه كانت هناك قبل ذلك قلعة 
رملية كاملة ولو رجعنا الى مفهوم بولتزمان فسنجد أنه يفترض أن القلعة 
الرملية كانت على الأرجح أقل بنية عما رأيتها ولیس الھکس | ومع ذلك 
ورغم یقینی بأن عوامل النحر التمثلة فى الريح والد والجزر سيكون من 
شأنها أن تزيل تماما القلعة الرملية وتسوبها بالارض ( وتمد الحالة 
المستوية هى حالة التوازن ) فلا يبعثنى ذلك على القول بأن الريح والد 
والجزر لابد أيضا أن كان من شأنها أنها أنت فى بدا بة الأمر دمعحزة 
تكوين هذه البنية فالشاطىء لیس بمنظومة معزولة تماما ولايد أن 
يكون هناك شخص قد بنى هذه القلعة الرملية قبيل رڈیتی لها ۰ ولم تصل 
الندرة من الهواء والمد والجزر عصفت بالرمال فشكلتها على هيئة قلعة 
من العالم الخارجى وليس بموجات عشوائية 


ولو عدنا الى حالة الغازين ( أ ) و ( ب ) فى المثال المذكور آنفا 
فسنجد انه يمكن وفقا لفهوم بولتزمان تحقيق التوزيع الاصلى فى 
هذا المثال ( وهو ٩۰‏ و 7۱۰ ) عن طريق الانتظار طويلا حتى تحدث 
المعجزة ویتعرض خليط متمائل من الغاز لموجة خلل تحوله من ٠١‏ و 7٠٥‏ 
الى هذه الحالة الأصلية ثم يوضع الحاجز بعد ذلك فى مکانه أما فى 
العالم الحقيقى فلا يمكن أن تحدث مثل هذه العملية بل سیأتی شخص 
بدلا من ذلك ء ویفتح ببساطة صندوقا فارغا و يضم فيه الغازين بالنسبة 
المطلوبة من شان المنظومات الحقيقية اذن أن يتحقق فيها الترتيب بتدخل 
من العالم الخارجى وليس موجات عشوائية 

وقد يفيد أن ننظر الى تلك المنظومة باعتبارها شیثا جديدا جاء نتيجة 
هذا التدخل الخارجى ‏ وفى حالات عديدة لا يكون لبعض المنظومات وجود 
فى الأصل قبل حدوث التدخل الخارجى ء مثل حالة مکصب الثلج على سبيل 
المثال عندما يوضع فى میاه فى درجة الغلیان ولا جدال أن كل المنظومات. 
فى العالم الحقيقى لابد وآن تكون قد تكونت فی مرحلة سابقة بواسطة 
المحيط الاوسم نطاقا 

ولكى نميز بين النظومات الحقيقية » التى تكونت بانتروبیا منخفضة 
نتيجة انفصالها عن سائر الكون ء وبين المنظومات المعزولة من قبيل نموذج 
بودزمان ‏ سوف نستخدم الاصطلاح الذى أدخله الفیلسوف الالانی 


۸۸ 


هانز ريشينباخ Reichenbach‏ فطع ( ۱۸۹۱ - ۱۹۵۲ ) لوصف النوع 
الأول وعو « النظومات الفرعية » وتنتمى كل النظومات الحقيقية الى 
نوع أو آخر من المنظومات الفرعية وهناك فی الواقع شجرة كاملة متدرجة 
من الأفرع بحيث يرتهن کل فرع بفرع آخر بحسب تلرجه وسوف 
نتناول فى الباب السادس هذه الشجرة بالتفصيل 

ومن شأن المنظومة الفرعية المكونة توا أن یتسم مسلکھا بعدم التناظر 
فى الزمان لانها تكونت بفضل نوع من التدخل الخارجی وهفا يعنى 
أن عدم التناظر يكمن فى التدخل الخارجى وليس فى المنظومة ذاتها 


۱77 








جر طم درم وود د ور 


ج 


شکل ۳- ۵ 


77 سس بر جر بر ۲ وورجء 
ب ۱ : 
7 


بعد ذلك بالارض وتتحطم كما فى الشکل ( د ) ۰ ولن يحدث أن اعود بفكرى 
الى الوراء وازعم أنها مكسورة قبل ان اراها كما فى الشكل () ء بل اذا 
شئت قلت انها كانت على الرف كما فى الشكل (ب) وتدحرجت فسقطت ٠‏ 
ولو كانت المنظومة معزولة 2 على غرار نموذج بولتزمان ء لكان الوضع 
(۱ ) اقرب كثيرا الى الصحة من (ب) ولكن فى العالم الحقيقى يكون 
التسلسل النطقی هو الوضع (ب) يليه (ج) ء اما اذا جاء (ج) بعد (1) 
فانه يعد بمذابة معجزة ۰ فلا يمكن ان يتحول )١(‏ الى ( ج ) الا اذا 
اتحد حظام البيضة والارض فاعيد تكون البيضة ثم نطرت لاعل فى حركة 
منظمة ثم سقطت مرة اخرى وتحطمت من جديد ۰ ولو تم التسلسل على. 
هذا النحو ( ۱  )‏ (ج) - (د) لكان متناظرا من حيث الزمان ء اما لو تم 
التسلسل على هذا النحو ( ۱  )‏ (ج) (د) لكان متناظرا من حيث 


الزمان ء اما التسلسل (ب) - (ج) - (د) فهو غير متناظر ۰ فاذا ار بت 


اذن ان نعرف اصل عدم التناظر علينا ان نسال « كيف وضعت البيضًة 


على الرف ؟ » ٠‏ ج0 
A‏ 





ير . 
ی كلد حر حر اي کرک كلل ل کیک له / 


الشكل ۳ - ۵ النظومات الحقيقية هی منظومات فرعية لو صادنت 
بيضة تسقط من رف كما هو مبين فى الشکل (ج) فسوف اتنبا باتها سترتطم 


6 


42 


2 
غير ,ان هذه العلومة الجوهرية المفيدة لا تنطوى على تحديد للاتجاه الذى 
یذ عدم التناظر ولا تفيد أيضا ہما اذا كان عدم التناظر فى كل 
* عرة تقيم فيها منظومة بأنها منظومة فرعية ء يتخذ دائما نفس الاتجاء 
الزمنى أم لا 
وتعد الآلية الواردة فى الشكل ۲ - ۲ تجسیدا جيدا لهذه الملحوظات ٠‏ 
فالصندوق عندما كان مقسوها الى جزءين بالجدار الفاصل كان يعد 
منظومتين منفصلتين ولا رفع الجدار أصبح منظومة واحدة وتمثل 
حركة رفع الجدار ما أشرنا اليه آنفا من انه التدخل من جانب العالم 
الخارجى 
ولندرس معا الآن التجربة التالية : عب أن الجدار فى الشكل ۳ - ۲ 
رفع للحظات ثم أعيد الى مكانه ء فماذا تكون النتيجة ؟ لا شك اننا سنتوفع 
بشكل عام أن الخلیط سيكون 25٠‏ من الغاز ( أ) و ٥۰‏ من ( ب ) فى 
کل من الغرفتين واذا أعدنا الآن التجربة من هذا الوضع الجديد ء فماذا 
نتوقع ؟ يقول النطق العام بأنه لن يحدث أى نغيير وسیستمر الخليط 
۰ (1) و ۳ز ( ب ) فى كلتا الغرفتين 


وتشكل تلك النتيجة تناقضا محيرا لان التدخل الخارجى فى هذه 
الحالة يتسم فيما يبدو يأنه متناظر من حيث الزمان ‏ فقد رفع الجدار 
ثم أعيد مکانه ولو صورنا التجربة بالفيديو وأعدنا عرض الفيلم بالعکوس 
فسنجد الجدار یرقع وينفصل الغازان ثم يعود الجدار ولبس ذلك 
بالوصف الصحيح للتجرية الثانية حتى لو كان الوضع الأصلى للغاز فی 
الحالتين متمائلا على المستوى الحسوس فالفيلم يبين أن الانتقال تم من 
خليط ٠5/ز‏ و6۰ الى خليط ۹۰ و۱۰/ بينما الواقع يقول ان التخطیط 
۰ و ۸6۰ لم يتغير فلماذا يأتى الفيلم بوصف صحیح للتجربة الاو ی 
بينما يفشلل اذا عرض بالممکوس فى وصف التجربة المكسية 
( التجربة الثانية ) ؟ ومن ناحية أخرى لاذا نتوقع أنه لو كانت هناك ألف 
منظومة مماثلة فسوف يتحول الخليط فيها جميعا من ۹۰ و /٠١‏ الى 
۰ و 6۰ ولا نتوقع مثلا أن يتحول الخليط فى بعض منها الى 59 
٦‏ ؟ بمعنی آخر لاذا یکون داثما تغير الانتروبیا فى هذه النظومات 
متوازیا ؟ 
وينبغى - كخطوة أولى فى سبیل تفسير هذا التناقض - أن ندرس 
آوجه الاختلاف على الصعيد الیکروسکوبی بين حالتى الغاز عند بداية 
التجربة الأولى ونهايتها , فبعد رفع الجدار مباشرة فى بداية التجربة سوف 
تتسم على الارجح حركة الجزيئات بالفوضی وبالتالى ستبداً نسبة 
۹۰ 


الخليط ٩۰‏ و 2٠١‏ فى الاختلال ما عند نهاية التجربة , وبعد أن يكون 
التوازن قد تحقق وصارت نسبة الخليط ۸۵۰ و ۵۰ فان الوضع 
سيكون مختلفا تماما ولو نظرنا الى الأحداث بشکل معكوس » أى لو عدنا 
بالزمان الى الوراء فسنجد أن الجزیثات تتحول الى الفوضى من وضع أكثر 
انتظاما غير أن هذا التحرك العشوائى يجرى فى اطار محدد يصل بهذه 
الجزیثات الى حالة أخرى منظمة هى حالة الخليط ۹۰/ و 7۱۰ وعلى 
النقيض من ذلك ليس هناك فى التجربة الثانية - التی لم تتغیر فيها 
نسبة الخليط ‏ مثل هذا الاختلاف بين بداية التجربة ونهايتها 

وهذا یعنی أن التناظر الزمنى للتدخل الخارجى ان هو الا مجرد 
وهم » وینبغی لنا أن نعرف كيف تكون هذا الخليط ( 4٩۰‏ و /٠١‏ ) فى 
بداية الامر ٭فلو كان هذا الخليط قد تكون بموجة خلل عارضة لما كان 
هناك وجه للغرابة فی أن ننتهی بخلیط ۹۰ وأن تبدأ بخليط 7۵۰ 
و 7/۵۰ شرط أن یتم رفع الجدار واعادته عشوائيا أما لو كان الغاز 
قد وضع فى الصندوق بهذه الحالة قبل بداية التجربة ء فلا وجود للتناظر 
الزمنى ٠‏ ولو كانت حالة الغاز فى بداية التجربة حالة عشوائية فالاحتمال 
كبير أن تتجه الانتروبيا الى التزايد 

وتبرز الآن عدة أسئلة هی اذا يسمح العالم الخارجی أصلا يتكون 
هذا الخليط غير المتوازن ( ۹۰ و ٠١‏ ) ؟ ولاذا تتکون المنظومات الفرعية 
فى حالات انتروبيا منخفضه ؟ وعلاوة على ذلك » اذا يعد مصدر 
العشوائية الأصلية التى تتسم بها التحركات الميكروسكوبية فى هذه 
المنظومات الفرعية على هذه الدرجة من الأهمية بالنسبة لما یتصف به 
مسلكها بعد ذلك من عدم تناظر فى الزهان ؟ والواقع أن هذه الموضوعات 
الخلابة التمئلة فى بحث اذا یتسم الكون بداية بعدم التوازن فى 
الديناميكا الحرارية وكيف اكتسيت مكوناته الميكروس كوبية حركتها 
العشوائية » هى موضوعات يدور حولها جدل كثير ء وهی تنتمى فى الواقع 
لعلم الفلك الذى سنتناوله فی البابین الخامس والسادس 


غير أن بعض المسائل لم تكتمل بصد فلقد تخیلنا أن المنظومات 
الفرعية التى انفصلت عن الكون الارحب قد تحولت الى منظومات معزولة » 
وهذا وهم * وقد افترضنا ‏ لدواعى التيسير ‏ أن نموذج بولتزمان موجود 
فى وعاء محکم تماما یجعله معزولا كلية عن «لعالم الخارجی ولا وجود 
لمثل هذه الأوعية فى العالم الحقیقی ورغم أن بعض المواد تتسم بقدرة 
عزل عالية ضد التسرب الحرارى » فان ما تحتويه جدران الوعاء من ذرات 
ستکون دائما متصلة بالعالم الخارجی وبالتالى سوف تتغلغل العاثر ات 
من الحیط الارحب عبر هذه الحوائط » وتبث الخلل فی الجر یثات الوجنودة 


و 


۹۱ 


0 


42 


9 


بالداخل" عندما تصطدم بجدران الوعاء ‏ وحتی لو تغاضینا عن ذلك » 
فلا ینکن تلافی تأثر قوی الجاذبية التی تولدها الاجسام المحيطة ٠‏ علاوة على 
لك ذلا سی یل ا O E‏ فى جردا اك 
معزولة ومن ثم فان السؤال الذى د ينبغى أن نتعرض له بالدراسه هو 
الى أى مدی بتفق هذا التفاعل کے المستمر بین المنظومة المعنية 
وساثر الکون مع ما طرحناہ من اعتبارات حول المنظومات الفرعية و عدم. 
التناظر فی الزمان ؟ 


وعلی الصعید الیکروسکوبی من شان تأثر هذا الخلل غير الحسوب. 
أن يدمر خاصية العکوسية فی النظومة وتتجسد تلك السأله فى الثال 
الوارد فی الشکل ( ۲ )٦-‏ والذى یصور منضدة بلياردو ومجموعة من 
الکرات۰ وتمثل الكرات ذرات الغاز بینما تمثل المنضدة الوعاء الذى یحوبه * 
ولسهولة التمثيل سوف نتغاضی هنا بن عامل الاحتكاك وتتخذ الكرات 
فى البداية هيثة مثلث كما هو مبين فى الشكل ( ١‏ ) باستثناء الكرة التی, 


سوب © 





ا قبل با بعد 
شکل ۳- ٩‏ 


الشکل ۳ - ٦‏ من التظام الى الفوضى الانتقال من النظام. 
الى الفوضی مسالة عادية ء ولکن قد نتصور شخصا بارعا بمقدوره ان یعکس 
اتجاه هذا الانتتال بان بقلب على التو حركة کل الکرات ۰ فى هله الحالة 
ستعود الکرات الى الوضع ٩(‏ ) من الوضع (ب) ء فكيف تعرف هذه الکرات 
طریق عودتها ؟ ولکن ا كانت النظومة مغلقة ء فان كل العلومات الخاصة 
بالوضع ( 1 )ها زالت عاللة فى مواقع وتح رکات كل واحدة من الکرات فى 
الوضع (ب) غير انه لو كانت جوانب منضدة البلیاردو ضعيفة وتهتز 
نتيجة اصطدام الکرات بها ء فان خاصية العکوسية ستنهار 


۹۲ 


یدغمها لاعب البلیاردو صوب الثلث ويتحول الوضع بعد .لحظات الى 
ما تراه فی الشکل ( ب ) ویتمثل فى فوضی عشوائية حیث تتحرك الکرات 
وتتصادم وتنتشر فى اتجاهات شتی على منضدة البلیاردو ویعد ذلك 
فی حد ذاته بيانا آخر للمبدا العام الخاص بزيادة الانتروبیا و نلاحظ أن 
الوضع الاصلی النظم ( أ ) قد أفسح الجال للوضع الفوضوی ( ب ) 
و کالعتاد فان العودة من ( ب ) الى ( 3 ) تعد عملية بالغة الصعوبة 
.ومع ذلك» فقد تتحقق تلك العودة لو كانت هناك وسيلة لقلب حركة الکرات 
كلها على التو بأن یوضع على سبیل الثال حاجز مرن فى طریق تحرك کل 
کرة بحیث يعيدها بدقة على السار ذاته ولو كانت جوانب منضدة 
البلیاردو صلبة ۰ فسوف تعود كل الکرات الى مکانها تماما على هيئة اللث 
وترجم الكرة الدفوعة أيضا الى وضعها فى الطرف الآخر من النضدة 
ان مثل هذا السلك یتفق تماما مم خاصية التناظر الزمنی التی تتسم بها 
قوانين الیکانیکا 

ولناخذ فى الحسبان الآن تأثر الخلل الخارجی وذلك نعتبر أن 
جوانب منضدة البلیاردو التی تمثل حوائط وعاء الغاز سوف تهتز 
قلیلا و نشکل عشوائی نتيجة ارتطام الکرات بها ۰ ولندرس الآن ما سیحدت 
عند اعادة التجربة سوف تتجه الكرة الدفوعة لترتطم بالثلث وبعد 
لحظات سیبدو الوضع مماثلا للشکل ( ب ) ولکنه لیس كذلك حيث 
انه فى کل مرة ترتطم فیها احدی آلکرات باحد الجوانب الهتزة للمنضدة 
اما ستکتسب مزیدا من الدفم واما ستفقد بعضا من قوة اندفاعها واذا 
الم يكن حناك اختلاف ملموس بين هذا الوضع والشکل ( ب ) نظرا لحالة 
الفوضی والعشسوائية التی تتسم بها خركة الکرات » فان هذا الفارق سیتجلی 
على الفور لو تحققت الحركة العکسیة فسوف یکون من نتيجة اهتزاز 
جوانب منضدة البلباردو آلا تعود. الکرات على نفس مسارها السابق الا فى 
آخر مشوار قطعته بعد الارتطام بأحد جوانب النضدة وعندما ستر تطم 
الكرة بنفس هذا الجانب فى مشوار العودة سوف يتغير اتجامها قلیلا ولکن 
بقدر كاف لیتغبر الاطار الشامل لحركة الكرات كلها وكم هو ضثيل 
الاحتمال بأن تعود الكرات فى نهاية رحلة الایاب الى موقعها الاصلی على 
هیثه مثلث ! 

وتوصف أحيانا المنظومة الميكانيكية المعزولة تماما والنى من 
شأنها أن تعود الى حالتها الاصلية عن طريق تسلسل معكوس للحركة 
بتصوير جميل حيث يقال ان النظومة « تتذكر » حالتها الاصلیة وفی رر 
المثال المذكور يرتهن امكان عودة الکرات الى وضعها الأصلى بكافة, ‏ 
ما « تحتفظ » هذه الكرات من معلومات ضرورية لبناء تشكيلها السبائق 


72 


۹ 


النظم تقل النظومة تحتفظ بهنه العلومات. ما بقیت معزولة عن العالم 
الخارجى ولکن ما أن تتدخل الح رکه العشوائية لجوانب المنضدة ء فان 
هذه المعلومات ستنتقل الى العالم الأرحب وتتلاشی وللحصول على حركة 

7 عكسية سليمة فى الحالة الأخيرة لابد من الاخذ فی ا حسبان بتائر ارتطام 
الكرات بجوانب المنضدة وتعديل مسار العودة بحيث یتم أيضا عکس 
كل عوامل الخلل التى. تجعل جوانب المنحدة تتذبذب ویتسم هذا 
« الفقدان البطىء للذاكرة » فى النظومات الحقيقية بأنه لا عكوسى وأیضا 
غير متناظر فى الزمان 


ويطلق على مظاهر الخلل العشوائية من ذلك القبيل اسم 
د الضوضاء » (20186) ۰ وما من منظومة حقيقية الا وتتعرض للضوضاء. 
نتيجة اتصالها بالكون الخارجى ولم تؤخذ هذه « الضوضاء الكونية > 
فى الاعتبار عند مناقشة نظرية بولتزمان ولا حتى عند مناقشة المنظومات. 
الفرعية حيث لم يتبد أن مسلك هنه النظومات غير المتناظر فى الزمان 
مرهون بالاعتبارات المتعلقه باتصالها الضعيف والستمر بالمحيط الخارجی 
وانما يعتمد هذا المسلك على التدخل المفاجىء الحاد من جانب العالم الخارجی, 
فى عملية التكوين ذاتها ٠‏ 

ويقال أحيانا ان عدم التناظر الزمنى الذى يتبدى عند تطبيق نظرية 
(63 على المنظومات الفرعية هو مجرد وهم واذا كنا نقسول ان خلیطہ 
ال ۵۰ ۸۵۰ فى الشکل ( ۲ - ۲ ) یتسم بدرجة انتظام أقل من 
الخلیط ۰ و 7/۱۰ فانما برجم ذلك الى عجزنا عن رو به التحر کات. 
الفردية لجزيثات الغاز ٠‏ و بالتال فان عدم التناظر الزمنى الناجم عن عملية. 
الخلط ما هو الا نتيجة مستوى الادراك المحسوس (71690 (macroscopic‏ 
الذی بحد الانسان ٠‏ ولذلك بتحفظ بعض الئاس على خاصية عدم التناظر 
ويقولون انها وهمية تماما وتأتى نتيجة القدرة البشرية المحدودة وليسته 
واحدة من ظواهر الطبيعة وثمة ادعاء يفيد بأن حالة عدم التناظر 
« الصحيحة » الوحيدة هی تلك الناجمة عن الخلل العشوائی المستمر 
للضوضاء الكونية لان هذا الخلل يسبب لا عكوسية « حقيقية » على 
المستوى الذرى 

ولو حدث أن تحول غاز دفعة واحدة من خليط ۰ 7۱۰ ا یہ 
خليط 6۵۰ ٠ه/‏ > فان اختبار الحالة النهائية للغاز لن يوحى لنا يأن. 
الغاز كان قبل قلیل مختلطا بنسبة ۰ و ۰ء وذلك لانه من شان أية: 
حالة سابقة ( ہما فیها حالة التوازن ) أن تتحول بعد برهة الى خلیط 7۵۰ , 
۰ على نحو ما رأينا لقد ضاعت اذن - على الستوی آلحسوس ل 
العلومة التعلقة بالحالة الاصلية للغاز ۰ آما على المستوى الیکروسکوبی . 


۹٤ 


فمازالت العلومه موجودة وكامنة فى التحركات الفردية للجزيئات > 
شريطة أن تكون المنظومة معزولة تماما بالطبعم ونستنتج من ذلك » وفقا 
للمنطق العکسی أن أية منظومة معزولة تماما لن تصل هطلقا الى حالة. 
توازن حقيقية وانه لیس هناك عدم تناظر « حقیقی » ۰ ولن يتحقق أى, 
توازن « حقيقى » الا اذا دمرت الضوضاء الكونية كل المعلومات بما فيها 
العلومات الميكروسكوبية 

وقد نتساءل - کرد فعل مباشر لوجهة النظر العكسية هذه هل. 
هناك جدوى حقيقية لمسألة التمييز برمتها نين التوازن « الحقيقى » 
« والظاهرى » ومسألة عدم التناظر فى الزمان ؟ فمن شأن أى غازين غير. 
مخلوطين أن يواصلا الاندماج سواء آکانت هناك ضوضاء كونية أم لا 
وكل ما هو مطلوب هو محاولة ایجاد تفسر لهذه الظاهرة 0 وعذا التفسير. 
توفره نظرية (14) لبولتزمان بالتکامل مع افتراض بشان المنظومات الفرعية 
المكونة عشوائیا ولا يبدو أن وجود عدم تناظر « حقيقى » ء مثل ذلك 
المنسوب للضوضاء الكونية سيكون له تاثير بالغ فى علم الفيزياء 
ويوفر ما آوردناه آنفا من شرح تفسيرا جيدا لما لدينا من معلومات على. 
المستوى المحسوس عن العالم بما تتضمنه من انطباع قوى بوجود عدم 
التناظر » حتی لو كان ذلك مجرد وهم على المستوى الذرى (الیکروسکوبی) ٠‏ 
وما الاعتراض على ذلك الا مسألة فلسغية بحته ولا يبدو أن له تاثرا 
يذكر فى علم الفيزياء 


٥ _ ۳‏ عدم التناظر الزمنی والحركة الوجية 


ولقد اقتصرت المناقشة فى هذا الباب حتی الآن على مفهوم عدم, 
التناظر الزمنى فى علم الديناميكا الحرارية غير أن هناك ظواعر مهمة 
أخرى تتسم بعدم التناظر ولا يبدو من وصفها آنها على علاقة مباشرة. 
بالديناميكا الحرارية ء رغم أن شرح معنى عدم التناظر بمزيد من التعمق. 
قد پرتبط بسمة عدم التناظر فى الديناميكا الحرارية 


ويتجسد واحد من الأمثلة المألوفة لظاهرة عدم تناظر زمنى بعيدة عن. 
الديناميكا الحرارية ء فيما يحدث عندما يلقى شخص بحجر فى بركة ماء ٠‏ 
ویتمثل شكل الخلل الناجم عن ذلك فى مجموعة من الدوائر المنتشرة للخارج. 
من نقطة سقوط الحجر وحتى جوانب البركة اما الوضع الممكوس وهو 
أن تتکون موجات خلل دائرية ذاتية عند جوانب البركة وتنكمش فى اتجام رم 
نقطة مشتركة فلا يبدو مطلقا أنها عملية قابلة للتحقق بشكل لحطي 
على الاقل 07 


2 
7 


وه 


وتتكوّرٌ خاصية عدم تناظر الحركة الموجية هذه فى عدد كبير من 
آفرع یزیا ومنها على سييل ا ثال انتشار موجات الراديو فمن 
شلا الات اللاسلكية أن تصل دائما بعد ارسالها ولیس قبل ذلك 
طلقا فهى تنتشر للخارج من جهاز الارسال الى الكون ولیس العكس 





الشكل ۳ - ۷ الحركة الوجية المؤخرة والقدمة ٠‏ لو القى حجر فى 
بركة ماء ساكنة فسوف يولد موجات تنتشر للخارج ۰ وتسمى هذه بالوجات 
المؤخرة () ۰ وهناك فى القابل الوجات المقدمة (ب) 2 وهی - وان كانت 
شیئا لیس من الوارد مصادفته مطلقا ‏ تحدث عندما نتضافر عوامل الخلل 
فى اماکن متفرقة بعيدة فى البركة وترسل موجات منتظمة تتحرك للداخل 
صوب الرکز 


ویطلق الفیزیائیون على هذا النوع من الحركة الموجية / الذی تنتشر 
فيه موجة الخلل من المركز الى الخارج > اسم الحركة اللوجنة » المؤخرة ۰ 
wave motion‏ 060 شاع لأن موجة الخلل تصل الى أية نقطة بعيدة بعد 
فترة تأخير نتيجة انتشارها عبر المكان٠أما‏ الوضعالمعكوس من حیث الزمان - 
والذى تمر فيه موجة الخلل بالنقط البعيدة قبل أن تنکمش وتصل الى 
المركزن ‏ فهو يسمى الحركة الموجية « المقدمة » 778767206108 advanced‏ 
غير أن هناك نقطة غامضة تتمثل فى أن قوانين الانتشار الموجى ذاتها 
لا تميز بين النوعين فلو طبقنا على سبيل المثال معادلات ماكسويل 
بخصوص الموجات الكهرومغناطيسية ء فسنجد أنها تعطى حلين سليمين 
أحدهما للموجات المؤخرة والآخر لتلك القدعة بيد أنه يمكن استبعاد 
الحل الخاص بالوجات المقدمة بأن ندعى ان الظروف فى الفضاء البعید 
لا تلائم عملية تولد موجة خلل تتقدم للداخل ولكن لم لا ؟ وهذا سؤال 
لم يحدث مطلقا ان أجمع علماء الفیزیاء على اجابة واحدة عليه 


۹٦ 


ولكن لعلنا أولا نختار وضعا يوحى بامكان ایجاد اجابة واضحة على 
هذا السؤال ففى حالة بركة الاء . نحن بصدد منظومة محدودة الأبعاد 
ولو فكرنا بنفس الطريقة التى تناولنا بها نموذج الغاز لبولتزمان سنقول 
انه لدينا الآن نموذج لبركة ماء معزولة عن العالم الخارجى واضا معزولة 
عن تأثيرات الدینامیکا الحرارية المتمثلة فى المقاومة الناجمة عن لزوجة 
الوسط وما الى ذلك من العوامل التى تضفی مزيدا من التعقيد على السالة 
ومن الوبرد فى مثل هذه المتظؤمة النموذجية أن تعدت کل آنماط ال حرکة 
الموجية ہما فيها الحركة العكسية او الحركة المقدمة ( بعد مرور الوقت 
الكافى لذلك ) غير أن الخلل السطحى سيتسم فى معظم الوقت بالفوضى 
وعدم الانتظام ‏ أى انتروبيا عالية ‏ لدرجة أننا قد نفكر فى أن هذه هی 
حالة التوازن بالنسية لبركة الماء 


اذن » فمن شأن بركة الماء المعزولة أن يكون مسلكها متناظرا من حيث 
الزمان » تماما مثل حالة صندوق الغاز العزول ولكن برك الماء الحقيقية 
ليست معزولة ولو ألقينا حجرا من الخارج عليها فسوف تتحول الى 
منظومة فرعية تماما مثلما نضح قطعة من الثلج فى كوب به ماء يغلى 
ومرة أخرى . لو ألقيت الحجر بشكل عشوائى فمن شبه المؤكد أنه سيولد 
حركة موجية مؤخرة لانه من شبه المستحيل أن يتصادف أن تتخذ أبة موجة 
خلل موجودة فى اطار الحركة الغشوائية العامة السائدة فى البركة ء شکلا 
موجيا معنا فى ذات اللحظة التى تلقی فيها الحجر 


غير أن تلك الاعتبارات المتعلقة بالمنظومات الفرعية تنهار عندما يتضخم 
حجم المنظومة بغبر حدود فلو انفتح صندوق الغاز على فراغ لا نھائی 
فى حجمه , فسوف یتبخر الغاز ولن یمود مطلقا ٠‏ ولیس من الوارد أن تعود 
مطلقا الموجات اللاسلكية لو ارسلت الى فضاء بلا حدود ولم تصطدم 
م بحافة بركة ء ويمثل هذا التبدد غير المحدود للموجات والجسيمات 
نوعا جديدا من عدم التناظر الزمنى اللاعکوسی والذى يحتاج تفسيرا 
جدیدا وبدهى أن مثل هذا التفسير لا يمكن أن يقوم على اعتبارات 
« محلية » والسؤال الطروح هنا هو لاذا لا تتيح الظروف السائدة فى 
الاماکن البعيدة فى الكون تولد موجات لاسلكية أو سحب ذرات ضامة 
5585 _. وقد يبدو احتمال وقوع مدل هذا الحدث الغريب ‏ کان 
نحد موجة راديو تنتشر د للخلف » من حافة الكون ‏ آمرا یئبر ضحك 
القارىء أو سخریتهھ وبالتالى تبدو محاولة تفسير عدم وقوعه مسألة عبثية ٠‏ 
سخيفة ولکننا سنری أن العوامل المقيدة التى تحكم مثل هذه الاحدات:“ 
الغريبة قد تشكل قيودا صارمة على نوع الكون الذى نعيش فيه علاوة 

3 


۹۷  موهفلا‎ 


على ذلكر فمن شأن بمض نماذج الاکوان التى تحمل أوجه تشابه مم 
كو ننا آن تسمخ من وقت لآخر بوقوع مثل هذه الاحذاث الغريبة 
36 


۹ 
0 
86 


۱ .ولقد أسفرت الدراسات المتعبلقة بأصل مسألة تكون النظومات الفرعية 

' وبما نتسم به الحركة الوجية اللانهائية من عدم تناظر لا عكوسى » عن 
التوصل الى بعض الاعتبارات بشأن الخصائص العليا للکون وقبل آن 
نورد التفسبرات المنطقية لهذه المسائل ( فی الباب السادس ) ء ينبغى أن 
نصف أولا ما توصلنا اليه حاليا من معلومات عن نشاة الكون وينيته 
وتطوره ولكن يتعين أن نفهم فى البداية طبيعة الجاذبية 





الیااب الرايع 


اما دیع واعرما عخحوذع ال مثآن -الزوان. 


٭ اہ ه> 1۱1-1 








1 


akt‏ رر 


۳۵ 


١ - ٤‏ الفيزياء الخاصة ہجسم فى حالة سقوط 


وتشكل نسبية الحركة المنتظمة حجر الأساس لکل من نطرية نیوتن 
للميكانيكا ونظرية اينشتين ن للنسبية الخاصة »2 ٠‏ وهی ترتهن بصورة جوهرية 
بوجود أطر مرجعية واا frames of reference)‏ ل٤ھ‏ وتفيد. 
هاتان النظريتان بان کل. ا منظومات المتبحركة بسرعة منتظنة تعد متکافلة 
من حيث الميكانيكا ووفقا لقانون نيوتن الثانى ( وایضا نظرية اينشتين 
العامة الستمدة منه ) لا يمكن الغاء العجلة وبالتالى لا يمكن تحقیق الحالة. 
الخاصة المتمثلة فى الحركة المنتظمة الا بالتخلص من تائبر كل القوی. 
التی تتعرض لها المنظومة المتحركة ومن ثم يتوقف وجود الاطار الرجعی 
الراسی على القدرة على امكان تحقيق حالة حركة متحررة من ابة قوة من. 
حيث المبدأ على الاقل 


ويشتمل علم الفيزياء الحديث على أربعة أنواع من القوى الطبيعية 

ویؤثر اقوی واحد من هذه الانواع وهو نحمل اسم » التفاعل القوی 5 
)the strong interactlon)‏ _فيما بين جسيماتالنواة الذرية بحيث یجعلھا 
ملتصقة ببعضها » وذلك يعنى أن مجال تائبرہ قصير للغاية ويقارب ۱۳۲۱۰ 
سم ويعمل النوع الثانى ‏ وهو أضعف من الأول ویسمی « التفاعل. 
الضعیف (1261866108 weak‏ ٥طا)‏ _ على نطاق قصير للغاية قيما بين. 
جسيمات دون ذرية كذلك وله تأثرات عديدة منها أشعة بیتا وليس 'اى. 
سو دی وعلى أبة حال لم يكن أى منهما معروفا عندما اکتشصف۔ 
ابنشتين النسبية الخاصة 


5 النوعان الآخران من القوی وهما الكهرومغناطيسية 
(ستمتأع هع هد 0أ19166) والحاذبية (2۳8۷10۲) فهما يؤثران على الاجسام 
الكبيرة ٠‏ ولا يمكن أن تتحقق الحركة المنتظمة فى ظل وجود هاتين القوتين ٠‏ 
كو ی مان تحديد ها اذا كانت منظومة ما تتعرض شل 
هذه القوق ام لا ہو سور او سوا ساد ہہ 
على وحود مثل ذلك المجال الکهر ہی تفا مسلك مم لیو“ من 


لجسيياف فمن شأن ا حسیمات التى تحمل شحنات موجية أن تتعاجل 
فی آلجال الکھربی وتحت تاثیرم ؛ فى عكس اتجاه تلك التى تحمل شحنات 
5 اسالیة ۰ اما الجسيمات المتعادلة کھر بیا ( مثل الذرات العادية التى تشتمل 
على عدد هتساو من الشحنات الوجبة والسالبة ) فهى لا تتعاجل على 
اطلاق وعلاوة على ذلك فمن شأن الاجسام الاکبر كتلة والتى تحمل 
نفس الشحنة الكهر بية أن تتعاجل بمعدل ابطا بسبب الزيادة فى قصورها 
الناتی وفستنتج من ذلك أنه يمكن تحرير منظومة ما من تأثير القوى 
الکھربیة عن طريق معادلتها كهربيا أو زيادة كتلتها يدرجة كبيرة أو 
.بعبارة آخری عن طريق تقليص نسبة الشحنة الکهربیة/ الکتلة الى قيمة 
ضثيلة یکن إحمالها ويمكن أن نختبر بشكل هباشر طبيعة مثل حنه 
المنظومات من حيث مدى تحررها من القوی الكهربية عن طريق اجراه 
التجازب المذكورة فا على جسیمات اختبار. متعادلة واخری تحمل شحنات 
کهر مية حتبابنة 


پس 


متعادل © 





الشکل ١ - ٤‏ الحركة تحت تائیں القوى الکھربیة عن شان 
الجصيمات المختلقة أن تتحرك بشكل متباين فى الجال الكهريى ۰ تجتذب 
الكرة التى تحمل شحنة صالبة الشحنتين الموجبتين المتساويتين 2 بقوة 
واحدة ٠‏ ولكن الشحنة الأخف وزنا تتعاجل بمعدل اسرع من الاخری 
بسیب قلة قصورها الذاتى ٠‏ ويمكن للنصبة بین الشحنة والقصور الذاتى أن 
تنفير بشكل كبير ».بل قد تاخظ قيمة سالبة < بحيث تنفر الجسيم ) او تسباوى 
صفرا ( بالنسبة للجسيمات التعادلة ) ۰ ويمكن دائما الاستدلال على وجود 
مجال كهربى فى موقع ها فى الفضاء » بفض النظر عن حالة حركة المراقب . 
عن علريق اطلاق شحنات اختبار متنوعة ٠‏ 


غير أن مثل هذه الاستراتيجية لا تصلح بالمرة فى حالة الجاذبية 
فلو آجرینا تجربة ممائلة على حركة جسيمات اختبار تحت تأثير الجاذبية 
فسنکتشف ان كل الجزيئات تسقط لاسفل ۰ ولا يوجد شىء معروف يمكن 
ان يسقط « لأعلى » أو يرتد من سطح الارض نتيجة الجاذبیة وتعمیز 
الجاذبية بانها تبعث دائثما على تخاذب الاجسسام ولا تؤدی مطلقا الى 
تنافرها ٠‏ وبعبارة أخرى تتسم دائما شحنة الجاذبية بأن لها اشارة ولحدة 
على عكس الشحنة الكهر بية التى يمكن أن تكون موجبة او سالبة وليس 
حناك ها پسمی بالجاذبية الضادة بمعناها الباشر الا فى الخيال العلمی 
ورغم. ذلك يمكن أن نستدل على وجود قوى جاذبية تؤثر على منظومة 
ما لو تحركت أجسام مختلفة بعجلة متباينة تحت تاثير الجاذبية ويمكن 
أن تتحقق حالة الحركة الحرة لو امكن أن تتقلص نسبة شحنة الجاذبية 
الى كتلة الجسم 


ويمكن بسهولة تخدید المعدل الذی تسقط به الأجسام المختلفة 

فما علينا الا أن ندعها تسقط تحت تائير الجاذبية الأرضية * ويتردد آن 
جاليليو اجرى هذه التجربة من بوج بیزا المائل وعلی آية حال / فلقد 
كان هو أول شخض يكتشف هذه الظاهرة التى تتزازی فى أهميتها مع 
النتيجة التى توصل اليها مایکلسون ومورل ومفادها :أن کل الاجسام تسقط 
بسجلة واحدة ۰ ويرى معظم الناس أن هذه النتيجة تتعارض مع الاحساس 
الفطرى 2. حيث يبدو دالما أن الاجسام الثقيلة ينبغى أن تسقط بمعدل 
أسرع من الاجسام الخفيفة ٠‏ ولكن الاجسام الثقيلة تتسم بانها أكبر كتلة 
وبالتالى فهى اصمب فى تحريكها ٠‏ وقد اكتشف جاليليو أن الخاصيتين 
- تقل الجسم وقصوره الذاتی - تتكافآن تماما ء فالجاذبية الارضية تجذب 
الصخرة بقوة أشد من تلك التى تجذب بها حصاة ولكن رد فعل الحصاة 
پاتی آسرع من رد فعل الصخرة ء والنتيجة » التى يمكن أن يلمسها القارىء 
بسهولة هی أن الصخرء والحصاة تصلان الى الارض معا لو أسقطنا 
بالطبع معا ( شکل ٤‏ - ۲ ) وقد يبدو أن الر شیه أو البالو نة تناقض 
مبدا جالیلیو _ غير أن ذلك یرجم الى عامل القاومة الهوائية ولا علاقة له 
بطب.عة الجاذبية ولقد كان ذلك هو الانجاز الذى حققه حالیلیو ء وهو 
أن يعزل الخاضية العامة الهمة للجاذبية عن عامل القاومة الهوائية الذی 
۷ يمت لها بصلة رغم آنه ذو تاثر لا بستهان به ٠‏ 


شم .. ہو ہو می 5 


۰ 
مت 
وچ 7 ےو رس رس رس رس ج---ے-۔:- وو رر رر رر رر 
رق (ب) 
الشکل 4 ۲ : الحركة تحت تاثير قوى الجاذبية ٠من‏ شان الاجسام 
المختلفة , مهما كانت متباينة ء أن تهوى بنفس الطريقة تحت تاثير الجاذبية 
فلو اسقطنا جسمين احدهما خفيف وا خر ثقيل من ارتفاع واحد ء فسيصلان 
الى الآرض معا ( الشکل ۱ ) ٠‏ وفی الشكل (ب) نجد دانات خفيفة واخری 
ثقیلة تنطلق من مدفع واحد بسرعة واحدة + ويتماثل مسار الدانات الاقلة 
( النقط الكبيرة ) مع مسار الدانات الخفيقة ( النقط الصفيرة ) ٠‏ غير ان 
هذه النتائج تعد تقريبية نظرا للمقاومة الهوائية ٠‏ 


ولا يمكن الاستدلال على وجود الجاذبية فى موقع ما فى الفضاء عن 
طريق اسقاط جسیمات اختبار متنوعة ۰ ويدلل على ذلك أن المسارات 
المنحنية فى الشكل (ب) قد ننجم عن تاثیر الجاذبية او قد تنجم عن تحرك 
المراقب لأعلى بعجلة تساوى قيمة الجاذبية ٠‏ 


وقد روجصت نتائج جاليليو بعد ذلك بواسطة رولاند فون ایتفوس 
Roland von 8‏ ( مجری ۰ ۱۸۶۸ - ۱۹۱۹ ) فى عام ۱۸۸۹ ثم 
بواسطة روبرت ديك 11616 غ:80661فى عام ۱۹٦١‏ ووصلت درجة الدقة فى 
المراجعة الى جزء من مليون مليون جزء ولعل أفضل طريقة للتعبير عن 
مضمون هذه النتائج هى أن نقول بأن النسبة بين شحنة الجاذبية والكتلة 
نسبة ثابتة لا ترتهن بطبيعة الجسم الساقط ء وهذا يعنى أن شحنة الجاذبية 
والكتلة تعدان بالفعل خاصيتين طبيعيتين متکافثتین للجسم * ولهذا السبب 
کشے ا ما يطلق على مبداً جاليليو اسم « هبد التکافؤ » أو 
principa1 of equivalence)‏ 126) ۰ ويقضى مبدأ التكافؤ فى صیفته العامة 
بأنه من شأن کل جسيمات الاختبار (*) أن تتحرك عل مسار واحد تحت 
تائر الحاذبية ٠‏ وبالتالى ليست هناك وسيلة للاستدلال على وجود الجاذبية 





(٭) يقصد بجسيات الاختيار فى هذا السياق الجسيمات التى تتسم بدرجة من 
الضالة بحيث يمكن اهمال تاثير جالبيتها الخاصة على الحركة 


۱۰ 


عن طريق دراسة المسلك الخاص لانواع مختلفة من جسيمات الاختبار على 
غرار ما يحدث فى الجالات الكهربية ٠‏ وليس هناك شىء يمكن أن يقال 
انه متعادل أو غير قابل للتاثر بالجاذبية لبحیث يمكن اعتباره مرجعا تقارن 
به المنظومات لتحديد ما اذا كانت واقعة تحت تأثير أية قوة حاذبية ام لا 


وقد يتناسب مع المنطق البسيط أن نعبر عن مبدأ التكافؤ بقولنا ان 
شحنة الحاذبية تعادل من حيث الكم قوة الجاذبية بینما بعادل الثقل قوى 
القصور الذاتى الناجمة عن الحركة المتعاجلة وتتوازى المطابقة بين هاتين 
الكميتين مع القول بان هناك تكافؤا طبيعيا بين قوة. الجاذبية وقوة القصور 
الذاتی ويمكن الاستدلال على مثل هذا التكافؤ بالتجربة العملية فمن 
شأن قوة الطرد المركزى فى حالة دوامة الخيل أن تولد نفس الشعور 
الناجم عن قوة الجاذبية ( بخلاف أنها تؤثر بشكل أفقى ) ولذلك جرت 
المادة على أن بطلق الفنيون العاملون فى محال الفضاء ٠‏ على قوى الطرد 
الرکزی اسم « الجاذبية الاصطناعیه » )جاع 201210181 , لانهم 
بستخدمون محطات الفضاء الدوارة فی تولید جاذبية تعادل فى قیمتها 
الجاذبية الارضية , وذلك بهدف تهيثة ال مناخ لرواد الفضاء فى هذه الحطات. 
للصل فى ظروف طبيمية ۰ وتعد فكرة الطرد الرکزی وسيلة لتولید قوة 
جاذبية بالغة تعادل بضعة آمثال قوی الحاذيية الارضیه 

ولكن وعلی النقیض من ذلك لا يمكن التمییز محليا بين جاذبية 
الارضی وتأثر حركة متماجلة مکافثة لها ۰ فلن یکون بوسح شخص موجود 
داخل صندوق مغلق غير شفاف . أن يميز بين ما اذا كان ساکنا على سطح 
الارض أم متحركا لأعلى بعجلة تساوی عجلة الجاذبية ( ج ) فى الفضاء 
الخارجى حيث لا يوجد تأثير يذكر للجاذبية الأرضية 


ومثلما أنه يمكن استخدام العجلة لمحاكاة قوى الجاذبية سکن أيضا 
أن تتلاثى الجاذبية بسبب العجلة وهذا على وجه التحديد هو الوضع 
الذى بشع به المرء فى منظومة ما فى حالة سقوط حر 5811 15766 فلو 
سقط على سبيل المثال الصندوق المحكم المذكور آنفاء من على قمة جبل » 
فلن يشعر الشخص التعس الجالس داخله بالجاذبية مادام الصندوق قد 
سقط بكل محتوياته حيث انه هو » وکل شىء من حوله فى الصندوق 
سيسقطون بنفس المعدل مثل الصندوق وذلك وفقا لمبدأ التكافؤ 
وسيشعر الشخص الموجود داخل الصندوق أنه فى مكان خال من الجاذبية. 
وكل شىء يسبح من حوله بلا معاجلة بالنسبة للصندوق أى فى حالة. 
انعدام وزن وبالتالى فلا مجال لان شعر ساكن الصندوق بوجود الارض, 7 
أو جاذبیتها مادام الصندوق فى حالة سقوط حر ولکنه سیعرف بالطیع" 
کل شىء عن وجود هذه الارض عندما برتطم الصندوق بس فح الجبل, 
ویتعرض لأنواع من القوى ليست ناجمة عن الجاذبية 3 

۰٥٣ه‎ 





الشكل ٣ - ٤‏ مبدا للتکافؤ لو أن هناك صلدوقا متحركًا لاغلى 
بعجلة تصاوى (ج) بعيدا فى الفضاء الخارجى حيث يمكن اهمال تاثیر 
الجاذبية الأرضية ء فسوف يشعر الشخض. الموجود داخل الصندوق بوزنه 
الطبيعى ء وبالتالى لن يخطر على باله شىء سوى أنه يقفا على سطح الأرض* 
وهناك مشاهدات محلية أخرى تؤدى الى نفس الانطباع ٠‏ فمن شان الفادن 
( وهو الاداة المستخدمة لاختبار الاستقامة الراسبية للبناء ) أن لتجه 
قطعة الرصاص فيه لأسفل صوب الأرض ۰ ولو اطلقت قديقة وسارت فى 
خط مستقيم بسرعة منتظمة فسوف تخترق الصندوق فى مسار منحن لأسفل ۰ 
وهذا يعنى بجميع المقابيس أن قوى القصور الذاتى الناجمة عن الحركة 
التعاجلة تتكافا مع قوة الجاذبية غير ان المشاهدات على نطاق اوسم 
تكشف عن وجود وجه للاختلاف بين القوتین فالجادبية تنجم عن وجود 
جسم قريب ( ملل الارض ) . اما قوی القصور الذاتى فليست بحاجة 
لذلك ٠‏ 


لاحظ أن الخط المتقطع يمكن أيضا أن يمثل مسار شعاع ضوتى 
وهذا يعنى ان الجاذبية تؤثر ايضا على مسار الضوء 





۱ شکل ) ٤‏ ب 
الشكل 4 ٤‏ : السقوط الحر تلاطر نارجعیة ٠‏ من نتائچ مبدا التكافؤ 
أن التائير المحلى للجاذبية يتعدم فى حالة الصقوط الحر ٠‏ 
فى الشکل (۱) تسقط كل محتويات الصندوق بسرعة واحدة وبالتالی 
.هر لساکن الصندوق کانها مسومة الوزن اما الاجسام دلتحرکة > 
ملل قذيفة تختراق الصندوق + فسيببو انها تسیر فى خط مستقيم ۰ ویعتبر 
فيضا رجل الفضناء فى الشكل ( ب ) أنه قى حالة مبقوط حر ولذلك فانه يبدو 
فى خالة انعنام للوزن ٠‏ ومن شان المجلة التى يتخرك بها فى مساره اللنحثى 
ان يتلالى هحليا تاثیر الجاذبية الارضية ولا يعنى ذلك ان العجلة. غير 
موجودة . ويشهد بذلك النيزك الساقط على الآرض قى الشكل (ب) ` 
وگان هثل متا مت الوارد فی. المثال الذگور آنفا غرهباً علق 
«لناس ابان أن تحدث ان نشتن لأول مرة عنه ء آماٴ الیرم فلقد. اعتدتا أن 
نری مشاهد ور الوزن داخل المركبات الفضائية ٠‏ فعندذما 
تتوقف محركات الدفع فی الصواریخ حاملة م ركبات الفضاء فان الر کبة 
تتحول الى حالة سقوط حر وفن ثم لا شسعر ركابها من رواد الفضماء 
بالجاذبية ولا یعنی ذلك أن الجاذبية قد تلاشت ٠‏ بل ان تأثيرها بمتد 
لابعد من القمر ( وأى شىء غيرها یبقی القمر فى مداره حول الارض ؟ ) 
ولكن ليس من شأن المنظومة فى حالة السقوط الحر أن تستشعرها 
والواقع أن الجاذبية لو قيست على ارتفاع ۲۰۰ كم قوق سطح الأزض ٠‏ فلن 
تقل الا بمقدار ٦ز‏ عن قيمتها على السطح ء ولكنها تنعدم داخل كبسولة 
الفضاء ٠‏ بسبب الحركة المعاجلة التى تندقع بها المركبة فى سقوطھا الحر 
متخذة هذا السار النحنی ویمکن القول مساطة ان الجاذبية الاصطناعیة: 
الناجية عن الحركة « الدواهية » للكبسولة حول الأرض تتعادل نوا 


۱۰۷ 


6 


72 


الجاذبية.:الارضية مما يؤدى الى ا نعدام الوزن هذا والذی بعد من السمات 
البارذة لرحلات الفضماء 


5 


001 ولا ينبغى أن يبعث التكافؤ بين تأثير كل من الجاذبية والمجلة 

0 ( عجلة الثقل ) على الاعتقاد بأن الجاذبية ھی نوع من الوهم يرتهن بالاطار 
المرجعى المعنى فی كل حالة لان مبدأ التكافؤ هذا لا ينطبق الا بشكل 
د محلى » فقط , وهذا بفسر تقیدنا فى الخال بصندوق مغلقٰ ومن شأن 
الظواعر الجارية على مسافات بعيدة أن تبعث على استشيعار وجود 
الجاذبية < فمن سمات الجاذبية آنها تتباين من هكان لكان ويمكن 
اعتبار الجاذبية بمثابة « مجال » مثل الجال الکهرومغناطیسی ولكنه 
مجال غير منتظم حيث انه یتفر فى شدته واتجاهه ولا بمكن اعتباره. 
منتظما ( بدرجات مختلفه ) الا فى منطقة فحدودة فقط من الفضاء ويدلل. 
على ذلك أن قيمة الجاذبية تقل كلما ابتعدنا عن سطح الارض بمسافات 
كبيرة ولذلك فان كبسولة الفضاء التى تدور حول الأرض على ارتفاع 
۰ كم نتم الدورة فى نحو ساعة ونصف الساعة تقريبا بينما یقطم القمر 
فى سقوطه الحر حول الأرض . وتحت تأثير الجاذيية الضعيفة على ارتفاع 
۰ الف کم دورته فى ۲۸ یوما هناك اذن عجلة نسبية كبيرة وين 
الکبسولة والقمر حتى زغم ما يبدو من انعدام الوزن داخل هذا الفراغ 
الصغير فی الكبسولة وعذا يعنى أنه لو سنحت الفرصة لان يتابع رائد 
الفضباء جركة القمر بالنسبة لکبسولته فسوف يستنتج وجود الجاذبية 
الأزضية ( حتى لو لم يكن بوسعه آن بری الارض ) ۰ اذن . فالشاهدات. 
التى تچری على مسبافات چيية فى مجال جاذبية ما 2 تنم عن وجود هذا 
المجال ويطلق علی التفير الذی بطر! على المجال من مكان لكان اسم 
« التائبر المدى » ۰ وتمزى على وجه التحديد ظاعرة المد والجزر فى المحيطات 
الى ها ارا هن تدر طفيف على بجاذبية القمر عبر الارض ٠‏ وار كانت لوه 
جاذبية القمر منتظمة ولا" تتغير بالمكان لما كان لها تأثير علی المحيطات 


واذا كنا قد آهملنا التأثير المدى فى مثال الصندوق فلان حجم 
الصنبوق لا يذكر قیاسا بالارض وهم ذلك لا تتخذ محتویات الصندوق 
كلها أثناء السقوط مسارات متوازية حيث انها تتجه كلها فى الواقم 
صوب مركز الارض ولو وقع الصندوق فى ثقب فى الارض يصل الى 
مرکزعا لوجدنا كل ا مجتویات تتجمع فى نهاية المطافب عند نقطة المركز 
ومن ثم » > فلو كان الشخص الوجود داخل الصندوق قوى الملاحظة فسیستنتج 
وجود الجاذبية بسبب تزحزح الحطام من حوله ( أن بقی هو صلیما ) 
لسافة ضثيلة للغاية صوب هرکز الصندوق ۰ ولا شك أن التائبر سیکون. 
ضئیلا للغاية »> حیث لو سقط الصندوق من ارتفاع ۱۰۰ متر» فلن یکون من 


۱۰-4۸ 


شان جسيين یبعدان عن بعضهما بمسافه ثلاثة أمتار الا أن یقتربا بمقدار 
لا يتجاوز بضعة اجزاء من الف من السنتیینٹر 

خلاصة القول انه اذا كان المجال الکهربی یمکن اكتضافه باستخدام 
شحنات الاختبار عند نقطة » فان التغير فى مجال الجاذبية من مكان بلکان 
حو الشىء الوحيد الذی يمكن أن تكون له دلالة ملموسة على وجود ذلك 
انجال 

ولو عدنا الى موضوع الاطر المرجعية فسنجد أن نيوتن كان يعلم 
بمسالة تكافؤ شحنة الجاذبية والثقل ولذلك افترض أنه لو كانت 
هناك منطقة بعيدة عن كل مصادر الجاذبية والكهرومغناطيسية وأنواع 
القوى الأخرى فانها ستقترب فی مواصفاتها هن المنظومة المنتظمة فى حركتها 
والمتحررة من القوى ومن ثم يمكن أن تقام على الاقل من حيث البدا 
الأاطر المرجعية فى أى مكان فى الكون قياسا بهذه النظومة البعيدة ومع 
ذلك فما زال مفهوم الاطار المرجعى يحمل معنى حقيقيا حيث انه پمکن أن 
يمتد من المنطقة الخالية من القوى عبر الكون كله لو كانت هناك حاجة 
لذلك ( ولا يعنى بالطبع تعبير « اقامة » اطار مرجعى متين أننا نشيد 
عيكلا صلبا هن الاعمدة المعدنية وما شابه ولکنه مجرد اصطلاح رياضى 
يفيد تحديد نظام احداثیات مرتبط بحالة معينة من الحركة ) ومن ثم 
لو أن هناك جسما بعيدا يتحرك بشكل منتظم فى منطقة فى الفضاء خالية 
هن القري ء فان مجرد مراقبة تج ركه من الارضي ستكون کافية لتحدید معدل 
الماجلة الذى .نتحرك به منظومة ما على سبطج الايضي. بوالناچم عن كافة 
آنواع القوى التی تتعرض لها هذه المنظومة ہما فيها الجاذبية 


ولم يكن النطق الذی فكر به نيوتن مقبولا لدی اينشبتين لانه . بخلاف 
أن الجاذبية موجودة فى كل هكان فى اطار المجال العام للكون أدرك 
انطلاقا من نظريته للنسبية الخاصه ؛ أنه لا يمكن عقد مقارنة ء ولا حتى 
من حيث المبدا بين حالة جرکة محلية (الاطار -المرجمى) ومنظومة تقم 
على .بعد كبير على نجو ما افترضه نيوتن ويعزى ذلك الى التكافؤ بين 
الكتلة والطاقة ؛ ق = ك ض٢‏ ) ۰ والذى يقتضى أن تكون للضوء کتلة , 
وبالتالى صوف یتاثر بفغل الجاذبية تماما مثل ساثر الجسيمات المادية 
وكان اعوجاج مسار الضوء نتيحة لحال الحاذبیة واحدا من الاستنتاجات 
الرئيسية لنظرية اينشتين وقد أثبته عمليا سير آرئر ادينجتون 
thur Eddington‏ ربريطانى ء ۱۸۸۲ - 1355) خلال خسوف للشنمس 
وقع فى عام ۱۹۱۹ حيث تم قياس مدى انحناء مسار الضوء واتضح أن 


نتينجة القياس تفق مع القيمة النظرية التى حون بها ادنخ تب ( انظ 


الشكل ؟ ‏ ه ) ٠‏ ولقد ادى تلقاٹیا اکتشاف تاثر مسار الضوہ بالجاذينة , 
9 


ی 
9 


1 ۳ ۳ 2 
2 ر۵ 70112 ۵۱۹۸۸۸۷7/۳ خر ا8ا ا 
ENS‏ 
ا ۹ 
۵ 3 





6 


7 


الى تقيض . فكرة استخدام الاشارات الضوئية لراقبة حركة .منظؤمة "تفع 
على بعد كبير هن منطقة لها مجال جاذبية لان مسار هذه الاشارات ت لن 
,یکون مستقيما * 


"ونتيعجة لعلك :المناقشات أدرك ايتشتين أن بنية المكان والزمان ‏ التى 
كانت تخضنم فى ذلك الحين لبادیء نظرية النسبية الخاصة وكانت 
لاتزال نظرية جديدة - لا يمكن ان تنفصل عن الاعتبارات التعلقة بالجاذبية, 
فمكف على العمل محاولا وضم نظرية جديدة للجاذبية لتحل محل نظرية 
نیوتن.التی استمرت سارية بنجاح كبير على مدى قرنين من الزمان 


7 


-۔ 
سے ہے 
حم ہے۔ 
حم سے ہے ہے 
رر ے 
اح ہے 


فارفی 


شكل 

الشكل ٤‏ - ۵ : الجاذبية تؤدى الى الحناء مسار الضوء ۰ من شان 
جاذبية الشمس ان تؤدى الى انحناء مسار الشعاع الضوئی الوارد من 
النجغ البعید ( ١‏ ) بحيث يبدو على الارض وکانه موجود فى الموقع (ب) 
ويمكن ملاحظة ھا الإنحراف وقیاسه فى حالات خسوف الشمس عظدماٴ 
يعجب القس قرس الشنس بنا يفسح المجال لان تظهر النجوم فى شوه 


الٹھار ٭- 
٤‏ - ۲ النظرية العامة للنسبية واعوجاج نموذج الکان - الزمان نترب 
الحاذبية ؛: 
وغنسما اکتشف اينشتين مبادىء النسبية الخاصه كانت القوتان . 


المستمدتان هن الطبیعة » وما الكهرومغناطيسية والجاذبية » تتسسسمان 
الكهرومغناطيسية فى. واقع الامر هی الباعث الأول للنسبية الخاصة ۰ وقد 
شکلت النظرية محاولة للمواءمة بين مسلك .الموجات الکهرومغناطيسية 

مثل. الضوء؛. والخصائص.الميكانيكية للأجسام التحرکة ومن ثم كانت 
نظرية ماکسویل للكهرومغناطيسية هتفقة بشكل تلقائى مع مبادىء النسبية 
الخاصة. غير ال الاض. یختلف بالتسبة لنظرية نيوتن للجاذبية. » التى 
تقوم علی امكان أن يكون. لقوة ما تاثر فوری عن بعد وهو مفهوم فقد 
هضمونه بنجرد اکتشاف نسبية التزامن واتضاح الطبيعة المحدودة لسرعة 


کی 


"الضوء ٠‏ فكيف يتسنى أن يؤثر تغير فى جسم ما على جسم آخر بعيد فى 
اللظة ذاتها بينما تمد كافة التائبرات الطبيعية مقيدة بسرعة انتقال 
لا تتحاوز سرعة الضوء ؟ وما هو الاطار المرجعى الذى تنسب اليه هذه 
د اللحظة ذاتها »> ؟ 


وقد استدل اينشتين فى سعيه من أجل وضع نظرية جديدة للجاذبية 
تتماشی مع مبادىء النسبية بعدة اعتبارات , أولها أن مصدر المجال. 
الكهرومغناطيسى وفقا لنظرية ماكسويل الناجحة 2 هو الشحنة الكهربية 
وهنه الشحنة لا تختلف مهما تفر الاطار المرجعى الذی تقاس منه ۰ وعل 
النقيض من ذلك نجد أن كتلة الجسم , وهی مصدر الجاذبية ء تختلف. 
باختلاف الاطار السندى - فلقد رأينا آنفا أن الجسيم يزداد وزنا كلما 
اقتربت سرعة تحرکه من سرعة الضوه ومن ثم كان نوع الجال الذى, 
یسعی اينشتين الى اکتشافه اکٹر تعقيدا من مجال ماكسويل ء فاذا کان۔ 
من شان الجال الکھرومغناطیسی أن يولد قوى فی اتجاهات مختلفة فان. 
مجال الجاذبية ينطوى حتى على عدد أكبر من المكونات ( وكان نيوتن. 
يختصر هذه المكونات الى قوة واحدة تأخذ دائما اتجاه الخط الواصل بين. 
مركزى ثقل الجسمین ) ۰ وتقوم العلاقة بين هذه المكونات الكثيرة للجاذبية. 
على آساس بعض المبادىء الرياضية التى تخرج عن اطار هذا الکتاب 


وقد عمل اينشتين أيضا على أن يسمج فى نظريته هذا المبدا الجوهرى. 


المتمثل فى التكافؤ ولكن باعتباره مبداً أساسيا ولیس هجرد تصادف. 


طبیعی على نحو ما كان ينظر اليه نیوتن وقد فرغ اینشتین. من عمله. 
هذا فى عام ۱۹۱۰ء وفى العام ذاته نشر نظریته الجديدة للجاذبية - وهی 
النظرية العامة للنسبية ‏ فى صورتها النهائية وقد يساعد على فهم, 
النظرية العامة أن نعود الى فكرة الرسم البيانى ہین المكان والزمان ۰ وفی 
حالة. النسبية الخاصة كان الانتباه مركزا على الحركة المنتظمة التی. 
تترجم على هيثة خطوط مستقيمة فی الرسم البیانی ٠‏ غير أن هذه الخطوط 
المستقيمة .تضكل فثة مميزة فى عالم الخطوط حيث انها تجسد حالة. خاصقہ 
من الحركة فى هذه النظرية ٠‏ 


ولا يمكن: فى ظل وجود الجاذبية ء بناء أى اطار مرجعی * ومن شان. 
خطوط السار أن تنحنی تحت تاثر قوی: الجاذبية ( الشكل ۶ 5 ) 
ومع ذلك ..الو آهملنا فى هنا القام کل آنواع القوی الطبيعية بخلاف. 
تلك المتعلقة. بالحاذبية ء .يمكن ایجاد اطار مرجعی .يكفل محلیا أن تستقیم 
خطوط المسار. وپتحقق هذا الشرط اذا كان الاطار فی حالة سقوط حر 43 
وکما رأينا , تہ تتسم أية هنظومة فى حالة سقوط حر بان الحسیمات لیب 


o 


1 


23 


42 





المکان 
شکل 4 ٩‏ 


الشکل ٦ - ٤‏ : يوضح الشکل (۱ ) رسما بيانيا رسمه مراقب واقف على 
الارض لجسم فى حالة سقوط ۰ ویبین الشکل (ب) الرسم ذاته وقد رسمه 
مراقب فى حالة سقوط ۰ ونلاحظ هنا , ووفقا لبدا التكافق ء ان الجسانبية 
قد نلاشت محلیا نتيجة العالجة التی يتسم بها السقوط الحر ء مما یجعل 
مسار الجسم الساقط - ا موازی لسار الراقب - يبدو مستقیما 


منها تبدو عديمة الوزن بحيث یشکل الرسم البیانی للمنطقة الداخلية فى 
الصندوق الصغير الساقط ,2 تجسیدا تقريبيا جیدا. حالة النسبية اشاصة . 
تقترب فيه الحركة هن درجة التمائل مع الحركة النتظمة ویمکن القول 
اذن. ان الاطر فى السقوط الحر يمكن ان تحل محل الاطر المرجمية فى 
النسبية الخاصة کالفثة ا میزة من الحرکة غير أن مثل هذه الاطر 
لا يمكن بناؤها الا محلیا ؛ فلو رصمنا خربطة مکان - زمان تمثل منطقة 
كبيرة فى الفضا» فسوف تظهر فیها بعض العجلات النسبية الصغيرة الخاصة 
بالجسيمات البعيدة نتيجة رصدها هن منظومة معنية هاوية ٠‏ وتمزی هذه 
العجلات الى التاثب المدى الشار اليه فى الفصل السابق ومن ثم . 
فأيا كانت المنظومة الهاوية التى ترصد منها حركة الجسيمات فی المنطقة 
البعيدة ء من شأن خطوط مسار الجسيمات فى الرسم البیانی أن تزداد 
انحناء كلما كبر حجم المنطقة العنية ۰ ولا كانت السارات تحيد عن الخط 
المستقيم بدرجة واحدة بالنسبة لكل الجسيمات فهذا يبعث على التفكير 
فى أنه قد یکون اكثر ملاءمة أن نعتبر الجاذبية ‏ التی تسبب هذا الانحناء 
فى خطوط السار - خاصية من خصائص المكان ‏ الزمان ذاته 2 بدلا من 
اعتبارها مجرد نوع من التاثر الواقع عليه ۰ 


رص 21ں ہر رون ل اا ۱0 202۱ 

ور ی زک ره 

۲ 8 ان یر تر ارم تال عاك 
4 3 





وثمة طريقة لرسم خريطة الکان - زمان تتسم بقدر آکبر من العمومیة 
بحيث تؤدى الى زوال الانحناء من مسارات الجسيمات » بمعنی آخر أن 
تمثل الخريطة رؤية أى مراقب فى حالة سقوط حر فى ای مكان بدلا من أن 
نت ركز على منظومة محلية واحدة فی حالة سقوط حر وتتضح طبيعة عذا 
التعميم بعقد عقارنة مع الخرائط الأرضية العادية »> حيث تتسم هذه الخرائط 
باختلال نسب الأبعاد بشكل متزايد كلما اقتربنا من الحدود الخارجية 
للخربطة ولو درسنا على سبيل المثال واحدة من هفه الخراثط المرسومة 
بالاسقاط ال رکاتوری ‏ 270[66]102 32461860588 ( أى ان خطوط الطول 
والعرض تمثل فيها بخطوط مستقيمة لا بخطوط منحنية ) فسوف نلاحظ 
ان المناطق الاستوائية هی الأماكن الوحيدة على سطع الأرض . المثلة فى 
هذه الخرائط بدقة ء وكلما اقتربنا من المناطق القطبية أخذت معالم الخريطة 
تختل بشكل متزايد ویتعاظم هذا الاعوجاج بصفة خاصة عند منطقتى 
القطبين حيث يبتعد رسمهما كثيرا عن نسبهما الحقيقية٠والسبب‏ فى ذلك 
معروف بالطبع ويعزى ببساطة الى أن سطح الارض کروی ولا يمكن بأية 
حال رسم سطح منحن على خريطة مستوية دون أن يحدث اعوجاج فى 
الشكل غير أن هذا الاعوجاج يمكن أن يزول بسهولة لو رسمنا الخريطة 
على سطح کروی بدلا من السطح الستوی وتتيح هذه الطريقة الحصول 
على تصوير دقيق لسطح الارض كلها وليس لنطقة الاستواء وحدها ولو 
قارنا بین الخريطتين . المستوية والكروية ء فسنجد أن الخطوط التى كانت 
مستقيمة فى الخرائط المستوية ( خطوط الطول مثلا ) قد تحولت الى 
دواثر كبيرة a‏ تقسم السطح الکروی شکل متساو 


وتفيد هذه الاعتبارات بأن الاعوجاج الذى يحدث فى خريطة المكان 
- الزهان يعزى بالثل الى أن نموذج المكان ‏ الزمان ليس مستویا وانما 


هو منحن 


وقد تبدو فكرة الکان - الزمان المنحنى محيرة أو حتى غير مفهومة 
فی بداية الامر ولكن قد يساعد على فهم هذا المكان ‏ الزمان المنحنى أن 
ندرس تأثير هذا الانحناء على كل هن المكان والزمان على حدة ٠‏ ولقد شغل 
امكان وجود مكان منحن بال علماء الرياضة لسنين عدة ورمما كانت 
أفضل طريقة لفهم مثل هذه الانواع من المكان أن نقارنها بالمكان المستوى 
وعندما نتحدث عن المكان المستوى فاننا نعنى المكان ( ایا کان تعدد الأ بساد 
قيه ) الذى بخضع لقواعد الهندسة المستوية التى تدرس فى المدارس والتى* 
وضم أسسها على نحو ما ذكرنا سالفا العالم اليونانى اقليدين" 


۱۱۳  مرهفملا‎ 


01 





الشكل 6 ۷ لماذا يتسم المكان بالانحناء ۰ رلو اسقطنا سحابة من 
الجسيمات من السكون من مكان ما فوق سطح الارض ۰ فسوف نتجه كلها 
صوب المركز ( على افتراض وجود عدد كاف من الثقوب فى الارض يسمح 
بذلك ) وتتقارب المسارات كلها فى خريطة المكان ‏ الزمان المعنية وتتجمع 
عند هذه النقطة بعد مضى زمن مقداره (ن ) ۰ ورغم ان المراقب فى حالة 
السقوط الحر يرى المسارات خطوطا شبه مستقيمة ومتوازية . من شان هذء 
الخطوط ان تنحنی تدريجيا للداخل صوب نقطة واحدة ٠‏ 


وعندما ندرس الهندسة ثنائية الابعاد فان ذلك يجرى دائما على ورق 
مسطح ولو ظلت الورقة مستوية فسيكون من اليسير اثبات المدید من 
الخصائص الالوفة للأشكال الهندسية ۰ ومن بين هذه الخصائص الاولية 
أن مجموع الزوايا فى ای مثلث يساوى قيمة زاويتين قائمتين ‏ ومن 
شأن هذه القواعد ء المستنتجة من الاشکال المرسومة على أسطح مستوية ء 
أن تنطبق على الاماکن .ثلائية الابعاد اذا أمكن دائما بناء شرائح عبر الكان 
تكون هی ذاتها مستوية. وما دمنا نستخدم الأجهزة العادية لقياس 
الزوايا والابعاد فى المكان ثلاثى الأبعاد ( لیس من الضرورى فی الواقع 
رسم الاشکال ) فاننا سنجد أن الهندسة الاقليدية المستوية تصلح 
تماما فى حدود استخدام هذه الاجهزة ء للتطبيق بالقرب من سطع الارض 
( انظر الشكل ٤‏ -8 ) 


1١1 





۸ - ٤ شكل‎ 


الشکل ۶ - ۸ : هل ا کان ثلالی الابعاد يبدو مستویا ؟ لا شك أن. 
قواعد الهندسة الستوية يمكن أن تنطبق + حتی حدود درجات الدقة فى 
اجهزة القیاس العادية ء على الاحجام ثلاثية الابعاد ( على سطح الارض. 
على الاقل ) دون أن تكون هناك نسبة خطا ملحوظة ۰ فیمکن على سبيل 
الذال حساب طول السار اماثل, (۱ ه ) على السفح (۱ مج ه ز ) باستخدام 
زاوية الارتفاع ( ب ۱ج ) وزاوية الیل ( ج ۱ ه ) عن طریق تحلیل الشکل. 
الى مثلثات ومستطبلاتد مستوية على نحو ما هو مبین ۰ ولان قواعد. 
الهندسة الستوية یمکن ایضا ان تنطبق على الأحجام او الاماکن ثلائية 
الابعاد » فائنا نقول « ان الکان يبدو مستویا » ۰ ولکن لو استخدمنا.: 
اجهزة اکثر تطورا فستكتشف ان هناك فى الواقع انحناء‌ات طفيفة فی. 
الخطوط ٠‏ 


ولعلنا ندرس الآن حالة الکان النحنی وقد سبق أن جسدنا فى 
الباب الأول ء مثل هذا الکان على هيثة سطح کروی ۰ ولا تنطبق قواعد 
الهندسبة الاقليدية على الاسطح الكروية ء على نحو ما یتبدی فی الشکل. 
ء ۹ ۰ ولفهم هذا الشکل لاید أن نلاحظ آولا أنه لا يمكن رسم خطوط 
مستقيمة على أى سطح منحن ولکن یمکن أن نصل بين نقطتين على 
السطح بخط هو الاقرب الى الاستقامة بمعنی انه يمثل أقصر مسار على, 
السطح بس النقطتين ٠‏ ويسمى هذا المسار دالخط الحیودسیء (geodesic‏ 
ومن خصائص الخطوط الجيوديسية على الاسطح الكرية أنها تمثل دائما 
جزء! من داثرة التقاطع بين السطح والستوی ا مار بالنقطتین وم رکز الكرة ۰ 
ولذلك نجد الطائرات تحلق فی رحلاتها فى مسارات هی أقرب ما یکون۔ 
للخطوط الجيوديسية لتقلل المسافات الى حدما الادنی قالخط الجیودیسی 
الواصل على سبيل ا ثال بين نيويورك وطوكيو يمر بالقرب من القطب یہ 
الشمالى ولذلك بنبغی على الطيار المسافر على هذه الرحلة أن يتجه شمالاً 
فی النصف الأول من الرحلة ثم جنوبا ليحلق فى « أقصر » مسار ر 


9 


۱۹۵ 


رب) 





الشکل ٤‏ - ۹ ا کان النحنی - يعد سطح الكرة مكانا منحنيا 
( على الصعيد الرياضى ) ۰ ولا شك ان مجموع زوايا المثلث فى هذه الحالة 
لن بساوی قيمة زاويتون قائمتين فى هذا المكان ۰ كما أن محيط الدوائر 
لا يزيد دائما مع زيادة انصاف اقطارها ٠‏ ولكن لو اقتصرنا على منطقة 
صفيرة يمكن اعتبار المكان مستويا وبالمتالى تنطبق عليه ميادىء الهندسة 
التقليدية ٠‏ 


وترتهن خصائص الخطوط الجيوديسية بطبيعة السطح الذى تنتمى 
اليه فمن الوارد دائما أن تكون هناك خطوط جيوديسية متوازية على 
۲لاسطح المستوية ولا تنطبق هذه الخاصية على الأسطح الكرية لانه 
.من شان أية دائرتين كبيرتين أن تتقاطما مرتين ( لو نظرنا على سبيل 
المثال الى خطوط الطول على الارض فسنجدها كلها تتقاطم مرة عند القطب 
الشمالی وأخرى عند القطب الجنوبى رغم آنها تبدو جميعا متوازية عند 
خط الاستواء ) 


ویمثل الشكل ( ٤‏ 1۹) مثلثا كريا تتسم أضلعه بأنها جيوديسية ٠‏ 
و نلاحظ على التو فى هذا الشكل أن مجموع زوايا المثلث تساوى قيمة 
ثلاث زوايا قائمة ( ۶۲۷۰) وليس ائنتن كما فى حالة الهندسة 
«المسستوية 


۱۱۹۰ 


وبصور الشكل ( -٤‏ ۹ب ) مثالا آخر على هيئة مجموعة من الدواثر 
المتراكزة المرسومة حول النقطة ( د ) على سطح الكرة وأيضا على سطع 
مستو ومن خصائص الهندسة المستوية أن محيط الدائرة تربطه نسبة 
ثابتة مقدارها ( ۲ ط ) بنصف القطر اما فی حالة الكرة فان محيط دائرة. 
ذات نصف قطر معلوم يقل عن ( ۲ ط نق ) ( لان نصف القطر لا قع. 
على خط مستقيم ) بل انه فى الواقع سيقل مع زيادة قيمة نصف القطر 
ما أن يمتد نصف القطر لمسافة تزيد على ريع المدار حول الكرة وهنا 
يعنى أن هناك -حدا أقصى للمحيط بالنسبة لهذه الدوائر ‏ ومع ذلك 
نلاحظ فى ا ثالین أننا لو اعتبرنا منطقة محدودة من سطح الكرة فستظل. 
قواعد الهندسة المستوية تنطبق بدرجة تقريبية تماما أما على النطاق. 
الصغير فالسطح يكاد يكون مستويا 


ورغم اننا درسنا هنا العالم الهندسية للسطح المنحنى عن طريق, 
« زرع » هذا السطح فى مكان ثلاثى الابصاد ء فبوسع المرء ( ثنائی الأبعاد ) 
المحسود تماما بسطح الكرة ودون أن يفكر بمفهومنا « الزائد » لائی. 
الأبعاد » أن ستنتج من خلال المشاهدات المقصورة تماما على ذلك السطح 
أن مجموع زوايا الثلثات الكبيرة على سبيل ا ثال لا يساوى قيمة زاويتين. 
قائمتين ‏ وبوسعه أيضا أن يستنتج استحالة رسم خطوط متوازية فى. 
هذا اكان وان يتوصل الى العديد من الخصائص الهندسية الاخری التى. 
تتسم بها الدائرة ٠‏ ومن بين الأسالیب التى يمكن أن نلجأ ليها للتعبير 
عن ذلك هى القول بأن تلك الخصائص ليست مجرد سمات للطر یقة التى 
اخترناها لزرع السطح فى المكان المحيط وانما ھی خصائص أصلية 
مستمدة من طبيعة السطح ذاتها وبالاضافة الى هذه البنية الھندسیة: 
الحقيقية بوسع المرء ( ثنائى الابماد ) الطموح أن بستنتج من خلال الرحلات. 
والشاهدات البعيدة بعض الخصائص الطبوغرافية للكرة ء ومنها على سبيل. 
المثال آنها عبارة عن سطح هغلق محدود 


ورغم أن الاعتبارات التى تطرقنا اليها حتى الآن كانت محدودة 
بالاماکن ثنائیه الأبعاد (الأسطح المستوية) فان النتائج العامة يمكن أن. 
تنسحب على الأماكن ذات التعدد الأكبر من الأبعاد فمن الوارد تماما أن 
يخضع المكان الحقيقى ثلاثى الأبعاد ( حتى المكان ‏ الزمان رباعى الابعاد ) 
لقواعد الهندسة الكرية على سبيل الثال بدلا من الهندسة الاقليدية وقد 


يتسم الفضاء الكونى فى مجمله بهندسة ذاتية خاصة به لا تمت بصلةرء 


للهن؛ - الاقل ية 0 
و 

2 
7 
7 


۷ 


8 


42 


0 
..وتتصف الاماکن ثلائية الأبعاد النحنية ببعض الخصائص المميزة 
الغِزيبة ۰ ولنفترض على سبيل المثال وجود تناظر بين الأماكن ثلاثیة الأبعاد 
.+ "وحالة الكرة فى المكان ثنائى الأبعاد ففى حالة الكرة ليست هناك نسبة 
ثابتة بين نصف قطر الدائرة ومحیطها وهناك أيضا حد آقصی محیط 
الدواثر أما فى حالة الأماكن ثلاثية الابعاد فيستماض عن الدوائر 
بالكريات وعن محيطات الدواثر بمساحات أسطح هذه الکریات وتقضی 
قواعد الهندسة الاقليدية بوجود نسبة ثابتة مقدارها ( 5 ط ) بين مربع 
'نصف قطر الکرة ومساحة سطحها وبالتد‌اظر مع حالة الکان ثنائی 
«الابعاد . فان الکان الکری ثلاثى الأبعاد یتسم بأن مساحات الاسطح هذه 
تقل بصفة عامة عن قيمة ( ۶ ط نق۲ ) علاوة على ذلك فبالنسبة 
للاشکال الكرية الكبيرة هناك حد آقصی لمساحة الاسطح بحیث مهما زاد 
نصف قطر الكرة بعد ذلك فسوف تقل مساحة سطحها ! ویتصف الحجم 
'الاجمالى لمثل هذا الکان بانه محدود ۰ ومن شان خاصية على مثل هده 
الدرجة من الغرابة أن تبعث على القارنة ( من حيث البدا ) بینها وبعض 
"الشواهد فى العالم الحقيقى وسوف .نناقش فى الباب الخامس ماهية 
الدلائل التی تبعث على الاعتقاد بأن الهنسة الکبری للکون توحی بانه 
على هيئة كرية 

وتتمئل الفكرة الثورية الجريئة لاينشستين فى الربط بين هذه 
الاعتبارات الرياضية التعلقة بالهندسة المنحنية والخصائص الطبيعية 
اللجاذبية ويقوم فكر اینشتین على أن المكان ‏ الزمان لا يمكن أن يكون 
مستويا » فى ظل وجود الجاذبية , وبالتالى لا بخضم لقواعد الهندسة 
الاقليدية ولکنه بتخذ بدلا من ذلك بنية هندسية أكثر تعقیدا وهذا 
يعنى أن العسیم فى حالة السقوط الحر سيتحرك وفقا لهذه البنية 
المنحنية على أقصر مسار ممكن أى على خط جیودیسی ولو لم تكن 
الجاذبية موجودة لصار المكان - الزمان مستويا » ولتحول مسار هذا 
"الجسیم الى خط مستقيم ولتحولت حرکته الى حركة منتظمة خاضعة للعالم 
النيوتونى الألوف ومن منطلق هذه المفاهيم الجديدة سوف يكون من 
.شأن الاطار المرجعى الساقط سقوطا حرا فى موقم ما فى مجال جاذبية 
.غير منتظم » أن يسجل نوعا من عدم الاستواء فی المكان ب زمان المحيط به 
تماما مثلما تؤدى الهندسه المنحنية الى انحناء المكان ‏ الزمان ‏ أى أن 
«الجسيمات الساقطة سقوطا حرا عند نقاط متباعدة ستتحرك فی مسارات 
ھتحنية تتمائی تماما مع ما جرى فى حالة المراقب الوارد ذكره فى مثال 

الصندوق الساقط فی الشكل 5 ٤‏ 


1١14 


ولقد ذكرنا فى الباب الأول أن نيوتن اكتشف قواعد الميكانيكا التی 
وضع أسسها عندما حاول الاجابة على السوژال القائل لاذا تتعاجل 
الاجسام » وليس اذا تتحرك بانتظام فقد اعتبر أن الحركة المنتظمة هی 
حركة طبيعية ولا تحتاج الى تفسير ء وأن الحاجة لوجود القوى أنما هی من 
أجل « تغییر » السرعة المنتظمة للجسم وليس للابقاء عليها وكانت 
الجاذبية تعتبر ذلك النوع من القوة التى تسبب. سقوط الجسم بسرعة 
متزايدة صوب الأرض ثم جاء اينشتين فى القرن العشرين وتقدم خطوة 
اضافية . حيث اعتبر أن الجسم الساقط سقوطا حرا يعتبر فى حالة حركة 
طبيعية ولكن وفقا لمنظومة المكان ‏ الزمان المنحنية ومن ثم ليس هناك 
أى غموض بالنسبة للجاذبية ولكن ما يحتاج الى تفسير بالفعل ليس هر 
ماذا تسقط التفاخة , وانما هو اذا تتوقف التفاحة عندما ترتطم بالارض ٩‏ 
ومثلما ألغى نيوتن من قبل القوى بالنسية للحركة النتظمة ألغى 
اينشتين أيضا القوى بالنسبة لحركة السقوط الحر فلا يحتاج الجسم 
الساقط سقوطا حرا وجود أية قوة الا اذا حاد تحركه عن السقوط الحر 
وما توقف التفاحة عند الاصطدام بالآرض الا بمثاية حيد عن السقوط 
الحر فهو یاتی فى هذه الحالة نتيجة قوى عنیفة لا تنتمى للجاذبية 
وتطيح بمسار المكان الزمان الخاص بها بعيدا عن الخط الجيوديسى 
الطبیعی وفى المقايل فان الأرض لا تدور فى مسنارها النحنی حول 
الشمس لانها تخضم لقوة تحيد بها عن الخط الستقیم وانما لانها تندفع 
بلا عائق من خلال الکان - الزمان النحنی * ويعد هذا التزاوج الباهر بين 
الحاذبية والهندسة واحدا من آروع انتصنارات الفکر البشری على مدی 
التاريخ 


ولا شك أن توصيف الجاذبية باستخدام قواعد الهندسة على 
نحو ما شرحناه آنفا لا يشكل فى خد ذاته نظرية علمية وكان على 
ابنشتين أن يضع مجموعة من المعادلات الرياضية التى تصف بدقة كيف 
يعمل مصدر معلوم للجاذبية على اعوجاج منظومة الکان - الزمان القريبة 
منه ولقد اهتدى فى ذلك بعدد من المبادىء الأساسية منها عل 
سبيل الثال أن النظرية الجديدة ينبغى أن تؤول ء عند الحد الأدنى لمجالات 
الحاذبية الضعيفة والسرعات المحدودة ء الى نظرية نيوتن للجاذبية ويعد 
هذا الشرط أساسيا لان النموذج النیوتونی للجاذبية ظل ( ومازال ) 
مستخدما بنجاح باهر على مدى أجيال والشرط الثانى هو آن نظرية 


النسبية العامة ينبغى أن تؤول الى النظرية الخاصة فيما يتعلق بمجالاج 


.سم 5 - 2 
الحاذبية الضصفة e‏ 
2 
7 
2 


۱۹۹ 


42 


0 
وتمد كتلة الجسم وفقا لنظرية نيوتن ٠‏ بمثابة مصدر طاقته غر 
آن,غذه الكمية لا تعد مصدرا ملائما فى اطار نظرية النسبية التى تعتبر 
رن الكتلة تکافیء الطاقة ( من خلال القانون ق = لے ض٢)‏ التى تر تبط. 
بدورها بكمية التحرك (500806861122) بطريقة تتمائل الى حد كبير هعم 
التزاوج بين المكان والزمان فی النسبية وبالتالى ننبغى أن تبنی أية 
نظرية جدپدة للجاذبية یراد لها أن تتفق مع النسبية » على اعتبار أن كل 
تلك الکمیات الطبيعية التمشله فى الا حهادر Stress‏ ) والطاقة وكمية التحرك» 

تولد الجاذبية 


وتتمثل الخطوة التالیة فى ايجاد الكمية الهندسية الصحيحة للمکان 
- الزمان التى تتلاءم مع هنا الصدر ولقد درس اينشتين العلاقة !لتى 
تربط بين الاجهاد والطاقة وكمية التحرك ونجم بالفعل فى ايجاد الکمیات 
الهندسية التي تصف انحناء الکان - الزمان » والتى ترتبط ببعضها بنفس 
العلاقة تماما مثل الكميات الطبيعية الثلاث وبالمساواة بين هاتين 
الكميتين معا واحدة هندسية والاخری طبيعية ‏ توصل اينشتين أنه 
معادلاته المجالية الشهيرة وتصف هذه العادلات بالتفصيل شكل الانحناء 
الذى يضفيه توزيع معين ( اجهاد ‏ طاقة ‏ كمية تحرك ) على منظومة 
المكان ‏ الزمان القريبة منه 


غير أن من أهم مساوىء معادلات المجال التى وضعها ابنشتن عی. 
الصبعوبة البالغة فى حلها ء حتى انه على هدي الاعوام الستين التى انقضت 
منذ اکتشافها لم يتم التوصل الا الى عدد محدود للغاية من الحلول. 
الصحیحة ومع ذلك فلم يكم يمر عام ۱۱۹ حتى توصل أحد علماء 
الفضاء الالمان ویدی کارل شفارز شیلد 0۲104 Karl Schwarsz‏ 
( ۱۸۷۲ -۰ ۱۹۱۳ ) الى واحد من أبسط وأهم هذه الحلول الصحيحة ومازال 
كذلك حتى اليوم ٠‏ ویتعلق هذا الحل الذى أطلق عليه اسم مكتشفه» بالمكان ‏ 
الزمان القريب من جسم كرى ورغم سهولة هذه النظومة - المكونة من 
كتلة كرية محاطة بفراغ - فانها تشكل نموذجا راٹعا للمجموعة الشمسية 
حيث يمثل الجسم المركزى فيه الشمس > أما الفراغ المحيط بها فهو یمثل 
المنطقة التى تتحرك فيها الكواكب ( مع افتراض اهمال جاذبية الكواكب 
ذاتها ) وبحساب المسارات الجيوديسية وفقا لنموذج شفارز شيلد 
للمکان - الزمان ء يمكن الحصول على آشکال مدارات الكواكب خول. 
الشمس وكانت قد تمت قبل ذلك بكثير معالجة هذه المسألة باستخدام 
نظرية نیوتن وتفيد النتائج التى توصل اليها جوهانز كبلر 
Johannes Kepler‏ (الانی ۱۵۷۱ - ۱٦۳۰‏ ) وأكدها نیوتن بان 


۱۳۰ 


الكواكب تتحرك فى مسارات بيضاوية وتقع الشمس عند أحد المركزين - 
وهی نتائج مهمة تتفق الى حد كبير 5 


وتقترب كثيرا النتائج المحسوبة وفقا لنظرية النسبية العامة من تلك 
الحسوبة وفقا لنظرية نيوتن فيما یتعلق بمجموعتنا الشمسية غير أنه 
هناك بعض الاختلافات الطفيفة ولكنها بالغة الأهمية 


فبدلا من الحركة البيضاوية التامة وصفت نظرية اینشتین المسار. 
بانه بيضاوى أيضا ولکن مستواه يدور على نحو ما هو مبين فى الشكل 
)١١ - (‏ غير أن هذا التأثير يعد بالغ الضعف . فبالنسبة للك و كب. 
عطارد وهو أقرب الكواكب الى الشمس ومن ثم يكون هذا التأثير فى 
قمته لا تتجاوز قيمة زاوية دوران مستوى المدار ٦٤‏ ثانية کل قرن 
أى أن الأمر بحتاج ثلاثة ملايين سنة لكى يتم مستوى المسار دورة كاملة * 
ومما یبرز هذا التأثير أن هناك عوامل عديدة أخرى تسبب أيضا دوران. 
مستوى مسار عطارد . بل وأكثر من ذلك أن تاثر هذه العوامل يزيد كثيرا 
على قيمة التأثير الأول ويمكن حساب مقدار هذا التأثير واخنہ فى 
الحسبان ولقد كان معروفا قبل أن ينشر اينشتين نظربته أن مستوی 


٠١ ٤ شکل‎ 


الشكل ٠١ - ٤‏ انحناء المكان ‏ الزمان يؤدى الى دوران مسقوی 
مدار عطارد ٠‏ اكتشف يوهانز كبلر أن الكواكب تسیر فى مدارات بیضاویة 
الشكل ٠‏ وشرح نيوتن تلك الظاهرة باستخدام نظريته الخاصة بالجاذبية ٠‏ 
وتفيد نظرية اينشتين ایضا بان شكل المدارات بيضاوية ولكن مستویاتها , 
تدور يبطء شدید حیث لا سو زاویة الدوران بالنسبة لمستوى سار 
عطارد ٤١‏ ثانية كل مائة u‏ 


1۲4 


مسار عطأرد يدور بزاوية قدرها زهاء 4۰ ثانية فى القرن ويعد عذا 
التفسّير البارع والغريب لهذا التاثير الذى ينم عن انحناء الکان - 

لزان واحدا من العدد الحدود للغاية من الشواهد التى تؤكد صحة 
نظر ده النسبية العامة 


ولعلنا الآن وبعد أن درسنا تأثير انحناء الکان - الزمان على 
الکان وعلی مسمارات جسيماته الاختبار المتحركة فى الکان - الزمان 
نتحول الى دراسة تأثر هذا الانحناء على الزمان وا ی بحث الكيفية التی 
يؤثر بها انحناء الکان - الزمان على معدل مرور الوقت تحت تأثر مجالات 
الجاذبية 


ومن السمات التی یتصف بها العدید من نظریات الجاذبية ومنها 
نظربة اللسبية العامة . أن آلات قياس الوقت اذا وضعت فى مجال جاذبية 
قوی ای بالقرب من سطح کتلة كروية ضخمة على سبیل الثال » فانها 
تجری بمعدل أبطأ مما لو كانت موجودة على بعد كبير من هذه الكتلة 
ومن الطبيعى أن يكون هذا التمدد الزمنى واردا فى الحسبان فى اطار حل 
شفارز شیلد غير أن تفاصيل هذه المسألة تتجاوز نطاق هذا الكتاب 
ولو أن هناك من القراء من هو على دراية بنظرية الكم ويريد أن يستزيد 
فى هذا المجال فسوف يجد تحليلا مفيدا لهذا التأثير فى الشرح المصاحب 
للشكل ( 5 ٠ )١١‏ ومرة أخرى للاحظ أن هذا التأثير يعد محدودا للغابة 
فى المجموعة الشمسية حيث لا يتجاوز مقدار التمدد الزمنى على سطح 
الارض زهاء ۱۸۱۰ ثانية لكل سنتيمتر رأسى ٠‏ ومع ذلك » فحتى مثل هذا 
التأثير التناهی يمكن قياسه باستخدام نوع من الساعات الذرية وتجدر 
الاشارة الى أن ما یناقش هنا هو العدلات النسبية لمرور الوقت ء فلا ينبغى 
:أن بتصور القارىء أن الوقت يمر بالقرب من الأرض بمعدل آبطا منه فى 
الفضاء الخارجی وكل ما هنالك أن التزامن سيختل تدريجيا بين آلات 
قياس الوقت فى هذه المواقم المختلفة 


INI‏ ہیں یرہ 
INAS‏ 
BRDU 3 1‏ له 


YT 





الشكل 6 ١١‏ نصف قطر شفارز شيلد ٠‏ یتسم الفوتون الضوئی من 
حيث میکانیکا الكم بتردد يتناسب مع طاقته ۰ وتفيد نظرية النسبية الخاصة 
يان هذه الطاقة لها ايضا -كتلة مقدارها ( ك ض٢‏ ) ۰ وباستخدام قوانين 
نیوتن يمكن حساب قيمة قوة الجاذبية المؤئرة على ( شض"؟ ) بسيب الكتلة 
< م » ( التی ستعتبر انها مركزة فى نقطة واحدة من قبيل التيسير ) وذلك 
من الكمية. ( ج م ك/نق ۲ ) ء وبالتالی. يصل مقدار الطاقة المفقودة نتيجة 
انفصال الفوتون من المسافة ( نق ) وتحركه الى بعد سحيق الى (ج م ك/فق) 
ویصل مقدار الخسارة فى الترددر الى ( ج م/نق. ض٢‏ ) ٠‏ ولو استخدمنا 
التردد الضوئی كوسيلة لقياس الوقت , فان ذلك يمثل عملية 
ابطاء نسبية لمعدل مرور الوقت عند المسافة ( نق ) حسبما يرى مراقب 
يقف على بعد سحيق ۰ وعندما تقترب قیمةت( نق ) من ( ج م/ض۲ )» اي 
عندما تقترب قیمة الكسر العظری من واحد » سوق يؤدى ذلك الى زيادة 
التندد الزمنی بدرجة بالفة والى ان تضعف بدرجة كبيرة: شدة الضوء الذی 
يسعى للانبعاث ٠‏ وتفيد نظرية النسبية الخاصة فى الواقع بان ذلك الوضع 
يحدث عندما تصل قيمة (نق) الى (۲ ج م/ض۲) ۰ وتعرف هذه المسافة باسم 
نصف قطر شفارزشیلد ويرمز لها فى هذا الشكل + ( لق ۱ ) ۰ وتتسم معظم 
الاجسام فى الكون بان تصف قطرها يزيد كثيرا علیز ( ثق ١‏ ) ء ولذلك فان 
تاثير التمدد الزمنى يكاد لا يذكر ٠‏ 


٤‏ ۳ الثقوب السوداء ء انقباض الکان - الزمان 


ولو كان تأثير الجاذبية على المكان ‏ الزمان مقصورا على التبعات 
الضعيفة التى تناولناها آنفا لبقيت نظرية النسبية العامة مجرد فرع معزول 
فی علم الفيزياء أو نوع من الخيلاء الفکری غير أن ما تجلى من شواهد 
فى الاعوام الاخبرة فجر احتمالات كبيرة لوجود أجسام فى الكون تبلغ 
جاذبيتها درجة من القوة تمكنها من التاثير على خصائص المكان ‏ الزمان,۳" 
بالقري منها » بدرجة غريبة ومبهرة 8 


9 
ر 
2 


۳۲ 


دکل ۱١ - ٤‏ 
الشكل ٤‏ - ۱۲ : تحدید مقدار انحناء الخط بمقياس نصف قطر الدائرة 
المماسة ٠‏ وكلما كان نصف القطر صفیرا كان الانجناء کبیرا ٠‏ 


ویجدر هنا أن نتوقف قلیلا لبحث استخدام وصف « القوة » بالنسبة 
للجاذبية : فمتى يمكن اعتبار مجال الجاذبية قويا ؟ والرد فى هذا السیاق 
هو عندما يكون اعوجاج المكان ‏ الزمان كبيرا ولکی نتعرف على 
الملابسات التى تتيح ذلك ينيغى أولا أن ندرس كيفية قياس هذا 
الاعوجاج ويمكن يصفة عامة تقدير انحناء خط ما بقياس نصف تطر 
الدائرة المماسة له ( الشكل 5 ۱۲ ) وكلما كان نصف القطر صغيرا 
كان الانحناء كبيرا ۰ ويمكن استخدام هذه الطر يقة لقياس اعوجاج الکان - 
الزمان عند كل نقطة على الخط البیانی وبمقارنة هذه الانحناءات مع 
وحدات المسافة العادية يمكن الحصول على مؤشر لقوة الجاذبية 


ولعلنا نفترض الآن أن كل الكتلة الواردة فى الحسبان فى حل 
شفارزشیلد قد ترکزت فى لحظة ما فى نقطة فى هذه الحالة ء سيكون. 
اعوجاج المكان ‏ الزمان عند المسافات البعيدة من هذه الكتلة المركزة 
صغيرا ولكن كلما اقتربت الكتلة اشتد مجال الجاذبية وازداد اعوجاج 
الکان - الزمان بدرجة كبيرة ء وعند مسافة معيئة من الكتلة النقطة سوف۔ 
يصل الانحناء الى مقدار يمكن مقارنته بتلك المسافة ذاتها , ويكون. اعوجاج 
المكان ‏ الزمان عندئذ بالغا وبالتحليل المنطقى البسیط نجد أن هذه 
السافة الحرجة ترتهن بكتلة الجسم ( م ) وبمعامل الجاذبية ( ج ) وأيضا 
بسرعة الضوء ( ض ) لانها تربط بين وحدات المكان والزمان على نحو ما 
أوضحنا فى الباب الثانی والصورة الوحيدة التى يمكن ان تجمم بين 


١" 


رج ) و (م) و (رض ) وتعطى وحدات المسافة هی ( جب م/ض٢)‏ 
ومن ثم » وبغض النظر عن أى معامل رقمی ثابت من شان هذه الكمية 
أن تحدد نصف قطر الكرة المحيطة بالكتلة النقطة والتى يصل عندها مقدار 
اعوجاج الکان - الزمان الناجم عن الجاذبية ٠‏ الى قيمة بالغه وكان 
قد تم التوصل الى نفس النتيجة باستخدام نظرية الكم . على نحو ما مو 
مبين فى الشکل ( 5 ١١‏ ) وكان أيضا المقدار ( ج م/ض۲ ) قد 
اكتشف قبل ذلك بكثير حيث عرفه الفرنسى بیبر لابلاس Pierre aplaoe‏ 
( ۱۷۹ - ۱۸۲۷) فى عام ۱۷۹١‏ بانه نصف السافة التى يحدث فى 
ناطارها أن تتجاوز سرعة الافلات النيوتونية من كتلة ما سرعه الضوء 

ويمثل القدار ( ۲ ج م/ض۲ ) قيمة نصف القطر الحرج هذا وفقا 
لحل شفارزشیند ولذلك تعرف هذه السافة حالیا پاسم نصف قطر 
شفارزشیلد وبالتعويض فى هذا القدار سنجد أنه یبلغ بالنسبه للارض 
سنتیمترا واحدا وبالنسبة للشمس كيلومترا واحدا ء وهذا يعنى أن حجم 
كل من الجسمين يفوق بدرجة بالغة قيمة نصف قطر شفارزشيلد الخاص 
به » ای أن مقدار الاعوجاج فى المكان ‏ الزمان » الناجم عن الجاذبية بالقرب 
من سطحيهما يعد يالغ الضآلة 

ولا ينبغى أن يعتقد أحد أن هذا الاعوجاج يكون كبيرا بالقرب من 
مراكز الاجسام ۰ فليس من شان حل شفارزشيلد الا أن ينطبق على المناطق 
الخارجية ء أى المكان الخالى المحيط بالكتلة . وهلا يعنى أن تاثير الاعوجاج 
لن یکون كبيرة الا اذا انکمش الجسم كله الى حجم قريب هن قيمة حد 
شفاوزشیلد الخاص به فلو تقلص على سبيل الال نجم مثل الشمس 
لیصل قطره الى كيلو متر واحد أو نحو ذلك » فسوف تصل كثافته الى قيمة 
خيالية تناهز ١١١١‏ مثل قيمة كثافة الماء ! أما بالنسبة للارض 2 فسوف 
تزید كثافتها الى مليون مثل قيمتها لو تقلصت الى مثل حجم البيضة ! 
ولو تناولنا المسألة من الزاوية المقابلة فسنجد أن الأمر يقتضى ألا تزید 
كتلة الجسم المجرى عن قيمة كثافة الماء أما الكثافة الحرجة للكون كنه 
خلن تتجاوز مائة مثل الکنافة العروفة حالیا للمادة الضوئية 

ولو انکمش جسم ما الى قرب حد شفارزشیلد الخاص به فسوف 
ایکون هن خصائصه أن الضوهء المنبعث من سطحه سیفقد کل طاقته تقر یبا 
فى عملية الافلات من تأثر جاذبیته البالغ وبالتالى سیبدو سطح مثل 
هذا الجسم شدید الظلام فى نظر مراقب ینظر اليه من مسافه بعيدة 
ومذا هو أساس نظرية لابلاس التی وضعها فى ٦۱۷۹ء‏ وهی تستند تماما مہ 
على وجهة نظر نیوتن فیما بتعلق باماذبية فقد طرح لابلاس احتمال أن 
تكون هناك اجسام ثقيلة فی الكون ولکنها حالكة السواد نديجة عد يقار 


مت“ 


۱۳۹ 


كت 


الطاقة _الضوئثیة على الافلات منها بسيب: ضخامة الجاذبية ‏ ومن شأن 
التي الزمنی على سطح. الأجسام ذات الكثافة البالغة ب والتى ترصد 
۔ۓفضل هذا الضوء. الضعيف أن تصل قيمته الى ما لا نهاية » ولذلك تبدو 
الأحداث فيها تجرى بدرجة من البطہ حتی أن سطحها سيظهر كما لو کان 
مازال فى «العصر الجليسى» ۰ ولهذا السبب فقد أطلق فى وقت من الاوقاته 
على هذه الأجسام الفترض وجودها اسم « النجوم الجليدية » ء رغم آن 
هذا الاسم ينطوى على نوع من المغالطة لانه من الفترض أن تبدو أسطح 
هذه النجوم. سود(« تماما ' و ستخدم حالیا اسم آخر لهده النجوم هو 
« الثقوب السوداء » 20168 خ[ع82518 وهو يبدو أكثر ملاءمة 


وقد .وضع علماء الفلك عددا من التصورات للأسلوب الذی يمكن 
أن یتکون أبه.فى :الواقع ثقب أسود فى الکون فعلی سبيل الثال ء من, 
المتفق عليه نضفة عامة ‏ أن. الكون منذ عشرة ملیارات سنة كان بالغ 
الكثافة » وكان كل ما نراه الآن من فلك منتشر , مضغوطا بشكل عظیم 
ومن الوارد فى هذه الظروف أن تكون بعض الكتل الكثيفة من المادة قد 
وقعت. فريسة جاذبيتها الذاتية فتقلصت الى ثقوب سوداء ميكروسكوبية 
لا تزید فى حجمها على الجسيمات دون الذرية ولكن تصل كتلتها الى نحو 
۰ جم ۰ وفى القابل قد يكون الامر أيسر بالنسبة لاجسام أخرى توازی 
ی أن تنقبض الى نصف قطر الثقب الاسود 
لان الكثافة اللائمة الطلوبة فى هذه الحالة لم تكن غريبة بالنسبة للمحیط 
من حولها 
ورہما كان الاسلوب الأقرب الى النطق بالنسبة لتكون الققوب 
السوداء هو ما يحدث للنجوم الثقيلة العادیة ۰ فلقد ساد فى الاعوام سے 
اقتناع متزايد بأن الثقب الاسود يمثل النهاية الطبيعية لحياة بعض 
أنواع النجوم الثقيلة ولفهم ذلك ينبغى آن نعرج بالحديث فى ايجاز الى 
بنية النجوم 
ان معظم النجوم فى الكون تتمائل مع شمس مجرتنا وهی تتکونه 
اساسا من آخف عتصر فى الوجود وهو الهيدروجين » ويصل قطرها بصغة 
عامة الى زهاء واحد ونصف مليون كيلو متر ويعتقد انها ليست على 
درحه > 'كثافة بالغة للسبب التالى تحاول جاذبية المادة النجمية جذب 
ایدو جن صوت جوف النجم مما یسفر عنه ارتفاع درجة حرارة الغاز 
النضنقظ ٭ وتصل الحرارة بالقرب من ا مرکز الى درجة فائقة ( بضعة 
هلایین درجة مثوية ) بحيث تتولد عملية اندماج نووي - وهی الظاهرة التى 
تقوم عليها القئبلة الهيدروجينية وتتمثل عملية الاندماج فی مسابقة 
بين قوى الجذب النووية قصيرة الدی ( البنية على التفاعل القوى ) بين 


ھا رص 21ل 0۸ رورم نلا ةا ا د 
۷۱۳۹ تچ مارک دای 1 
اکتا( پا نها 22 

4 


البروتونات والنترونات فى النوى الذرية وقوى التنافر الکهزبية طويلة 
المدى فيما بين البروتونات ہما آنها تحمل شحنات متمائلة ولكن من 
شان الحرارة الفائقة فى جوف النجوم أن تجعل الانوية الذرية المتحركة 
بسرعة عالية ترتطم ببعضيها بشسدة تكفى للتغلب على قوى التنافر 
الكهربية وتقترب من بعضها ہما يفسح الجال لأن نتغلب قوى الجلب 
التى تفوق أكثيرا فى شدتھا قوى التثافر ٠‏ وتسفر تلك العملية عن اندماج 
الانوية الاخف ( كنواة الهيسروجين ) لتکون أنوية أثقل ( كنواة الهليوم ) 
مع تحول جزء من الكتلة الاجمالية الى طاقة فى شكل فوتونات ونونريئات. 
على هيئة أشعة جاما 

ولهذه الطاقة تاثيران الأول هو الابقاء على سخونة النجم بحيث 
تستمر عملية الانسماج ٭ والواقع أن النجوم من قبيل شمسنا تتسم 
بالاستقرار والانتظام نتيجة التوازن بين ما تفقده من حرارة فى الفضاء 
المحيط بها وبين الطاقة الناجمة عن الاندماج النووى داخلهاء أما التأثير الثانى 
فيتمثل فى أن الضغط الناجم عن هذه الطاقة يحول دون انقياض الطبقات. 
الخارجية للنجم صوب الداخل مما يجعل كثافة الادة النجمية أقرب ال 
الضالة ( فهى تقل عند سطح الشمس على سبیل الثال عن كثافة 
الا  )‏ وفى اطار سلسلة الاندماج النووى يعد تحول الهيدروجين الى 
هليوم هو العملية التی تن تنتج أكبر قدر من الطاقة , ولذلك تتناقص كمية 
الهيدروجين تدريجيا حتى 1 يأ الوقت الذی يكاد ينغد فيه وعندثذ تمد 
عملية اختلاف ميزان استقرار النجم ویقبل على مرحلة أحداث عنيقة: 
واذا كانت تلك المرحلة غير متوقعة بالتسبة لشمسنا على مدى آلاف الملايين. 
من السنين القادمة ۰ فان مثل هذه الاحداث قد وقعت بالفعل لنجوم يصل. 
وزنها الى بضعة أمثال كتلة الشمس . وهذه النجوم ليست نادرة الوجود 
وقد لا تعنینا فى هذا المقام تفاصيل ما بحدث بعد ذلك ء ولكن يهمنا أن 
نعرف أن نهاية النجم اما تاتی فى صورة انفجار مروع أو على هيئة 
انقباض فظیع تحت ثائبر الجاذبية وقد علم الناس هنذ آم بعيد أنه 
عندما ينضب الوقود النووى فى جوف نجم ما فلا مقر من تعرضه لعملية 
انقباض تجعله بالغ الكثافة وقد تم بالفعل رصد بعض من مثل هذه 
النجوم والتی يطلق عليها التقزمات البيضاء (3458758 ِائط۴۴) والتى تزيد. 
الجاذبية على سطحها عل آلاف أمثال مثل جاذبية الشمس ويبلغ 
من كثافة مادة التقزم الأبيض أن حجم الطن الواحد منها لا يزيد على حجم 
الكستبان 


ذلك يعزى ی, الى. نوع آخر ٠‏ من تأثيرات ميكانيكا الكم يعرف ضط 


AY 2‏ 2 5 ا کر 2 2 
E‏ 2 اه اچ یل AY‏ 
EEE‏ 


6 


واذا كانت التقزمات البیضاء لا تتعرض لمزيد من الانقباض نان 


7 


التفسخ:الالکتر و نی gag‘ (electron degeneracy pressure)‏ ذلك. فلیس 
من یشنان هذا التأثير الجديد أن يتحمل كتلة تزيد على 55ر١‏ مثل كتلة 
الشمس ومن ثم مازالت هناك فرصة لتكون أجسام تزيد کثافتها على 
7" كثافة المتقزمات البيضاء ء ویبلغ من قوة الجاذبية فى مثل هذه النجوم 
أن النرات تنهار فيها وتتحول الى نترونات وتصل الكثافة فى هذه 
النجوم النترونية الى قيمة تفوق الخيال ء حيث لا يزيد قطرها على بضعة 
كيلو مترات بينما تكون كتلتها فى حدود كتلة الشمس ويقدر وزن 
.مقدار ملعقة صغيرة من مادة النجوم النترونية بنحو مائة مليون طن !! 
ولو آن عابرة المحيطات «2 ۳ » سقطت فى نجم نترونى لتقلصت الى 
مثل حجم حبة الارز 
ومن شان ضخط التفسخ الالکترونی أن یبقی على النجوم النترونية . 
ولکن ء ومرة آخری , یستمر ذلك الدفاع حتی وزن معين اما فیما يتعلق 
بالنجوم بالفة الثقل » فلا يبدو أن هناك شیثا على الاطلاق يمكن أن يجعل 
مادتها تتحمل آکثر من ذلك وتقاوم الانهیار التام ۰ 


ورغم أن التفاصيل الدقيقة لعملية الانقباض نرتهن إلى حد ما 
بالخصائص الفترضة لادة النجم النترونی الکثیفه فان السمات العامة 
لهذه العملية معروفة جیدا ومادمنا نتحدث عن انقباض أجسام تحاوزت 
الفائقة التى ينبغى أن نستخدم فيها نظرية اينشتين للنسبية العامة لوصف 
عنم العملية ولكى ننجح فى استنتاج تحليل رياضى مباشر من هذه 
النظرية الرائعة ينبغى التغلب على ما تتسم به من تعقيد بالخ » ولن پتاتی 
ذلك الا باستخدام نماذج مبسطة ۰ ولذلك فقد جرت دراسسات نظرية مكثفة 
على سبيل المثال پشأن انقباض الاجسام الكرية التى تخضع بنيتها الهندسية 
الخارجية لحل شفارزشيلد ٠‏ وقد وضعت بعض الاعتبارات التبسيطية 
فى «قدمتها الافتراض بأن كل أجزاء النجم تسقط للداخل سقوطا حرا 
ای أن نهمل كل الضخوط الداخلية ۰ 

ولو أن مراقبا یقف على سطح مثل هذا النجم فسوف يرى الاحداث 
تجرى بسرعة فائقة . حيث سينقيض النجم الى نسبة ضئيلة من حجمه قى 
زمن يقل كثيرا عن الثانية الواحدة » فما هى الا طرفة عين حتی يجد المراقب 
نفسه قد اجتاز حد شفارزشيله بالنسبة للنجم ولا كان سقوطه حرا 
غانه سيكون فی حالة انعدام وزن عندما يجتاز هذا الحد الحرج ۰ وبالتال 
لن يلحظ ای تأثير غريب على المكان ‏ الزمان القريب منه ٠‏ غير أن تسلسل 
هذه الاحداث سيختلف كثيرا بالنسبة لمراقب يقف على بعد فائق ( بحیث 
لا يهوى للداخل مع انقباض النجم ) * وبما أن نصف قطر النجم سیدانی 


۱۳۸ 


حد شفارزشيلد . فسيقترب سطحه من منطقة التمدد الزمنى اللانهانی 
ومن ثم ستبدو مراحل الانقباض هذه عن بعد متباطثة تدريجيا حتى يتمدد 
الزمن بدرجة لا يتسنى بعدعا رصد مزيد من الانقباض وبالنسبة للمراقب 
البعيد ستتوقف متابعة تطور الأحداث فى النجم عند النطاق الخارجى لحد 
شفارزشيلد . أى أن النجم سیتجمد للاہد من حيث الزمن ٠‏ 


واذا لم يحدث مزيد من التغيير ء فلن يكون من شأن المراقب البعيد ء 
مهما طال انتظاره أن بری مرحلة الانقياض الى الداخل من حد 
شفارزشيلد اذن . فأى أحداث تقع بعد اجتياز النجم لهذا الحد الحرج 
ستغيب تماما عن العالم الخارجى ( لانها ستتجاوز «اللانهاية» فى الزمن ) ء 
ومن ثم يعتبر نصف قطر شفارزشيلك بمقاية « الحيث الافق » 
Event Horizon‏ الذى يفصل بين ما يمكن أن برصده العالم الخارجى من 
أحداث فى النجم وما لايمكن أن يرصد , وهذا يعنى من زاوية أخرى 
أنه لا مجال لای حدث يقع داخل خط الافق هذا لان یژثر بای شكل من 
الاشکال على العالم الخارجى 

ويمكن بسهولة فهم السمات النوعية للثقوب السوداء من هذا 
القبيل ء بمجرد النظر الى الرسم البيانى للموجات الضوئية القريبة منها 
وقد يكون هن اللائم استخدام النقط والدوائر لشرح تأثير الجاذبية على 
الضوء » على نحو ما عو مبين فى الشکل ( 5 ٠ ) ٠١‏ وتمثل النقطة فى 
هذا الشكل مصدرا ضوثيا فی الفضاء یشم ومضة ضوہ فی كافة 
الاتجاهات » أما الدوائر فتمثل أوضاع الموجة الضوئية على مراحل متتالية 
بعد ذلك ومن طبيعة الوجات الضوئية فى حالة عدم وجود جاذبية 
( الشكل أ ) أن تنتشر بانتظام فى كل الاتجاهات ٠‏ آما لو كان هناك 
مجال جاذبية فانه سیصل على زحزحة مقدمة الموجات الضوئية صوب 
١تجاه‏ تأثير المجال ويعد هذا الاختلال بلا شك مظهرا من مظاهر اعوجاج 
المكان ‏ الزمان الذى تناولناه آنفا 

ويصور الشكل ( 5 ١5‏ ) الوضح بالقرب من ثقب أسود ۰ ويمثل 
القرص المركزى النجم وقد انقبض الى آقل من حد شفارزشيلد المثل 
بالخط التقطع وتتسم مقدمة الموجة الضوئية عند مسافة بعيدة من 
الجسم ( وسترمز للموجة الضوئية بدائرة واحدة فقط من قبيل التيسير ) 
بأنها منتظمة بلا اعوجاج أو ازاحة وكلما اقترب « الحدث الافق » 
تزحزحت دائرة الضوء أكثر فأكثر فى اتجاه النجم ما الحدث الافق 
فى حد ذاته فيتميز باللحظة التی لا يكون فيها من شان حد الموجة الضوئية 1 
البعيد أن يتحرك مطلقا ويحدث ذلك عندما ياتى موقم النقطة على الحدر 
البعيد من دائرة الضوء ( تلك اللحظة مبينة بش كل اکثر وضوحا:قی 

3 


الفهوم - ۱۲۹ 


الشکل ,2 - ٣١‏ ج ) ولا ينبغى أن يغيب عن ذهننا أن الموجة الضوئية 
مازإل تنتشر محليا بسرعة الضوء ولكنها تتعرض لقدر من الزحزحة بحيث 
ان اقصی ما يمكن أن يصل اليه الضوہ ٭ هو أن « يحدد » هذه اللحظة ويبقى 


7 ثابتا عندها 


ومن ثم فمهما طال انتظار مراقب بعد من النجم فلن 


بری مطلقا هذه الوجة الضوئیه التي تصارع دون جدوی قوة الجاذبية 


ويمائل هذا الوضم حالة عداء بجری على مضمار متحرد فمهما 
أسرع الخطی سحبه الضمار للخلف ‏ ویمثل العداء هنا الوجة الضوثبة 


ا 


۱۳۰ 





اج 


2 شكل 4د ۱۳ 


الشکل 4 ۱۳ : من مظاهر اعوجاج المكان ‏ الزمان ان الضوء یبدو 
كانه ينجرف بفعل الجاذبية ٠‏ وضثل اللقفلة فى هذا الشكل مصدرا ضوئيا 
يشع ومضة ضوء فى كافة الاتجاهات ٠‏ اما الدوائر فتمثل الأوضاع المختلفة 
للموجة الضؤئية على مراحل عتتالية بعد ذلك ٠‏ فى الشكل )١(‏ لا يوجد 
مجال جاذبية ولذلك نلاحظ ان الموجات تنتشر للخارج بشکل منتظم فو 
كافة الاتجاهات ٠‏ وفى الشكل (ب) نلاحظ ان مجال الجاذبية فى اتجاه 
الیسار يعمل على تحريك الدوائر صوب هذا الاتجاه ۰ ويمثل الشکل (ج) 
عملية تصعيد للوضع عندما نقترب فن حد شفارزشیلد ( المبين فى الشكل 
- ١١)ء‏ حیث تقع النقطة على مسافة ثابتة من مركز النجم وتتعرض 
الدوائر لقدار من الزحزحة بحيث لا يمكن لحدودها اليمنى ء التى تمثل 
حدود الموجات الضوئية الخارجة بعيدا عن النجم ء آن تتحرك لابعد من 
ذلك ۰ وهذا يعنى ان النقطة لن برصدها ای عراقب بعيد ( الى الیمین ) 
مهما طال اختظارہ ۰ آما الشكل ( د ) فيمثل الوضع داخل حد شفارزشدلد 
ومرة ثانية نقع النقطة على مسافة ثابتة من مركز النجم 2 ولكن زحزحة 
الدوائر فى هذه الحالة تكون كبيرة لدرجة أن الموجة الضوئية بكلا اتجاهى, 
انتشارها ( الداخلی والخارجی ) ستتحرك صوب النجم جارفة معها ای شىء 
دصادقها ٠‏ 


آما المضمار المتحرك فهو یمثل - مع التبسيط الشديد ‏ الکان - الزمان 
المنقبض على هيثة ثقب أسود 


e‏ مس سے 
- ص 


x‏ کے اقب سیا 

1 4 ۷ 

2 ١ 
/ ۱ ۱ 
0 © 000 | 
۱ / 

0 

ر ۹ 


الشکل 4 ۱۶ مسلك الموجات الضوئية بالقرب من ثقب أسود 
من شان دائرة الموجة الضوئية اذا وقعت داخل حد شفارزشیلد ( الخط 
المتقطع ) ء ان نتجه كلها ء بطرفيها المبتعد والقترب » صوب مركز النجم » 
ولن يتمكن ای مراقب بعيد ان يرى الاحداث الواقعة داخل هذه المنطقة من 
المكان ‏ الزمان انه لن يرى سوى الموجات الضوئية الواقعة فى النطقه 
الخارجة على الدئراة المتقطعة ۰ اما المنطقة داخل هذه الدائرة فهى فراغ 
وسوداء - انها ذقب أسود 
أما داخل « الحدث الافق » غیبلغ من مقدار الزحزحة آن دائرة انتشار 
الموجة الضوئية باتجاهيها المقترب والمبتعد , تتجه فى الواقع للداخل 
رغم استمرار انساعها وتباعد أطرافها سرعة الضوء * وهذا يعنى أن الحدث 
الذى یشم الضوء لن يراه أحد مطلقا من خارج الثقب الأسود أى لا محال 
مطلقا لافلات مثل هذه الموجات الضوئية ٠‏ وكلما اقتربنا من الجوف ازدادت 
شدة الجذب وكبر مقدار الازاحة ء وبعد برهة ضثيلة ء ما أن بتولد أى شىء 
حتى ینجرف مباشرة صوب المركز 


ولا كانت سرعة الضوء هى السرعة الطبيعية القصوى التى لا يمكن 
لای جسم أن يتجاوزها ء فمن الواضح انه لو حدث ودخل مراقب فى واحدة 
هن دواثر الضوء 2 فسيبقى فيها وهی تنجرف صوب جوف النجم ٠‏ وحتی 
لو ركب هذا المراقب أقوى صاروخ فی الكون ء فلن يكون بوسعه الفكاك الى 
العالم الخارجى مرة أخرى ء أو حتى أن يظل فی مکانه وما من قوة فى 
الوجود من شانها أن تحول دون آن بنجرف ويغوص الى الداخل ليظل 


من ابلاغ العالم الخارجى بمصيره فلا سبیل ال خروج آی شیء ,على 
8 


ج0 


۱۳ 


6 


الى الأبد محبوسا فى آکثر سجن معزول فی الکون دون حتی أن يتمکي. 


42 


«الاطلاقة م من الثقب الاسود بل ان النجم ذاته سنيشارك فى هذا المصير 
چیا ستتقبض مادته إلى الداخل بشکل مذهل يفوق ای خيال ٠‏ 


0 ورغم أن تفاصیل مرحلة الانهيار الانقباضى ترتهن بشكل ما بالتكوين 
الداخلی للنجم وينيته فان وضعه الأخير المتجمد يبدو من بعيد مستقلا عن 
.ذلك ونتيجة لعملية الانقباض وال زحزحة الحمراء الناجمة عن الجاذبیة 
سيضعف الضوء النبعت من سطع النجم بسرعة تصاعدية فائقة 2 وان 
هی الا بضعة آلاف من الثوانی حتی لا يرى شىء بالمرة ہت السطح 
:سوی السواد - لقد تحول النجم الى ثقب آسود ومن ثم لن تتيح مراقبة 
:الثقب الأسود توفير أبة معلومات عنه » وآية ثقوب سوداء « شفارزشیلدیة € 
متساوية فى كتلها ستبدو متشابهة تماما بل أكثر من ذلك انه لا يمكن 
“التمييز بينها عن طریق قياس التأثيرات الطبيعية الدقيقة مثل القوى النووية 


مسبت ` 3 سب 


پک “” ثقب اسود حد شفارز شیلد" ہے 


ہے 
شکل ٤‏ ۱۵ 

الشکل ‏ - ۱۵ : داخل الثقب الاسود 1 لو اجتاز مراقب حد شفار زشيلد 
غلن ينجح مطلقا فى الخروج مهما حاول ٠‏ حتی ولو رکب صاروخا 
پل ان حتی اشارات الاستفائة التی سيرسلها لن تصل ء وستتجه بدلا 
من ذلك فى عکس الاتجاه الرسلة اليه حیث ستنجرف صوب الرکز * ای 
انه لا فكاك . لانه فى اللحظة التی دستفرقها سقوطه فى الثقب الاسود » 
والتي تفوق الخیال فى قصرها . یکون قد مر الدهر كله فى العالم الخارجی* 


“أو الجالات الفناطيسية وتفيد النظرية الحالية بانه ایا كانت مکونات 
“الثقب الأسود ء سواء من المادة العادية أو المادة المضادة أو النيوتر بنات 8 


ے 
ےہ 


4 
/ ¥ 


۱۳۳ 


فلا سبيل حتى الى التعرف على أوجه الاختلاف بينها بأية وسيلة طبيعية. 


معروفة 


وقد یبعث على الدعشة والابھار أن نفهم كيف يحول التقب الأسدود. 
دون أن يعرف الراقب الخارجى ماغية مکوناته قلا مجال مطلقا لأن ندلى. 


على سبيل الثال حبلا ينتهى بكلابات الى سطح الثقب سعیا الى التقاط 
عينة من مادته ء أو أن نطلق صاروخا فى اتجاعه لان الجاذبية ستسحب 


أى شىء الى الداخل بشكل عنيف ء ولا سبيل الى العودة ولن تسفر عن. 


شىء أيضا عملية تسليط ضوء قوى صوب الثقب الاسود 2 فسيلقى الضوء 
نفس مصیر الحبل والصاروخ حيث ستمنم الجاذبية الجارفة الوجات 
ولن تثمر كذلك أية محاولة للصق « بطاقة » على الثقب الأسود 
ولو تم على سبيل ال ثال تثبیت أية لوحة من الشحنات الكهربية على سطم 
امادة المنقبضة » فلن تخصفی مع اقترابها من حد شسفارز شيلد ولكن 
سیتعرض مجالها الكهربى للاعوجاج نتيجة انحناء الکان حول الجسم 
بحيث ستبدو كل الشحنات من بعد وقد ت ركزت صوب جوف المادة ومن 
ٹم ستفقد اللوحة معالمها ولن تتسنى « قراءتها » ٠‏ وتفيد كل الحسابات. 


التى أجريت لاختبار مدى ما يمكن أن يتحقق من نجاح فى « قراءة » کافة- 


أنواع « البطاقات » باسستخدام القوى الطبيعية بما فيها القوى 
الكهرومغناطيسية ۰ بان الكتلة الاجمالية والشحنة الكهربية الاجمالية 
تشکلان البصمة الوحيدة التى يتر كها النجم المنقبض > قى العالم الخارجى 
وأیة معلومات آخری تنجرف وتنسحق مع الانقباض 

وتنسحب ذات الاعتبارات كذلك على حالة انقباض الأجسام غير 
الكرية حيث سیبدو أيضا الثقب الاسود الناجم عن انقباضها على 
هيئة كرية فى نظر الراقب البعيد 


ولعبلنا نكون قد فهمنا الآن سر اطلاق اسم « الثقب » على النجوم من. 


هذا القبيال ورغم أن المادة المنقيضة تبدو من بعيد أكبر من حد 
شفارز شيلد بشکل مستديم » فلا سبيل مطلقا لکشف طبيعة هنه المادة ء 


كما أنه ليس من شان بنيتها أن تؤثر بشکل ملموس على الفلك البعيد. 


بحيث لا يمكن بجميع المقاييس الوصول الى هذه المادة ‏ لقد انعزلت تماما 
عن الکون ان الكرة الداكنة المتبقية من ذلك النجم هی آشبه ما تکون 
بثقب فى الفضاء ‏ مجرد ثقب أسود 


تبدو عليه المادة المنقبضة لو رصدت من بعيد وأيا كانت عجيبة فدہ 
e‏ 


۱۳۲ 


2 


ولقد تركزت مناقشاتنا حتی الآن فى هذا الوضوع على الشکل الذي 


7 


لدابت على النحو الذى تبدو عليه من بعيد » فان تجربة المراقب الثبت 
علی سطح الجسم المنقبض تاخذہ آیعادا مختلفة تماما فى غرابتها 
e‏ فمع سقوط هذا الراقب مع المادة المنقيضة تزداد تدريجيا شدة 
الحاذبية عل سطح النجم واذا لم يكن لهذه الجاذبية تأثير محل عل 

الجسيمات الساقطة سقوطا حرا .فان الأمر يختلف بالنسية اجسم ممسود 
فى حجم جسد المراقب مثلا ء حيث سيبدأ فى التعرض أقوى مدية ؛ ويعزى 
ذلك الى أن الجسم النقبض سیصل حجمه الى درجة من الضبآلة بحيث ان تائبر 
الجاذبية سيختلف فى شدته واتجاهه حتى بالنسية لابعاد فى مثل طول 
الانسان ۰ ولو كانت قدما المراقب فی اتجاه جوف النجم فسوف یتعرض 
حسمه للاستطالة لان الجاذبية عند قدميه ستكون أشد منها عند رآسه 
ولا كان المكان من حوله ينقبض بسرعة مذهلة فسوف يتعرض المراقب 
أيضا للانكماش بل والسحق ! ولو افترضنا ان هذا ا مراقب يتمتع بجسم 
ضثيل بالغ القوة بحيث يتحمل لفترة هذه القوى المدية فسوف يستمر مع 
سقوطه يتابع كل ما حوله مهما تعقدت البنيات واختلفت الت ركيبات وغاب 
كل شىء عن العالم الخارجى 

ولا یتغیر هذا السيناريو بأى شکل من الأشكال اذا ما أخذنا فى 
الحسبان تأثير الضغوط ( وهو الاعتبار التبسيطى الذى افترضناه فى 
البداية ) فاذا كان من شأن المادة فى ظل الظروف العادية أن تتحمل 
الضغوط العالية وكلما زادت صلابتها اشتدت مقاومتها للسحق , فانها 
ستفقد هذه المقاومة تماما لو تحركت بسرعة تقترب من سرعة الضوء على 
نحو ما آثرنا اليه فى الباب الشانی ونحن نعلم أن جميع الخصائص 
الطبيعية للمادة محدودة بالسرعات الأقل من ( ض ) ۰ وبالتالى فان 
أى جسم غير قابل للانضغاط فى حالة السكون سيتعرض لا محالة للانهيار 
فی حالة السسقوط بسرعة داخل الثقب الاسود ومما يزيد من غراية 
الامر أنه كلما كانت مقاومه الجسم أشد كان انجرافه نحو الجوف أعتى › 
لأن الضغط فى حد ذاته يعد وفقا لنظرية النسبية العامة مصدرا 
للجاذبية ومهما بذل من جهود فى مقاومة السبقوط فان كل الادة 
( ہما فيها ذلك المراقب وصاروخه ) سوف تبلغ مركز الثقب الأسود فى 
زمن لا يتحاوز واحدا على عشرة آلاف من الثانية ( حسب الوقت 
القاس ) من بعد اجتياز « الافق » 

وتفجر هذه النتيجة واحدا من أعقد الالغاز فى العلم الحدیث فماذا 
بحدث فى جوف الثقب الاسود عندما ينتهى المطاف بالادة هناك ؟ وکئیںا 
ما يطرح هذا السؤال جانبا باعتباد أن أيا ما يحدث داخل الثقب الأسود 
غلن پاتی بأية عواقب على العالم الخارجى ۰ غير أنه ليس من شان مثل هنم 


۱۳۶ 


الاعتبارات أن د تثنی عزم » الفضول العلمی »> ومن ثم لم تنقطع المحاولات 
الرامية الى حل هذا اللغز المثير ٠‏ 

ولکن قيل بحث هذه الاعتبارات بحسن بالقارىء أن يضع هذه 
المناقشة فى اطارها السليم . فأولا وأخيرا ما نظرية النسبية العامة التى 
تقوم عليها كل الدراسات المتعلقة بالثقوب السوداء - الا مجرد نظرية٠‏ 
صحيحأن نتائجها تتحقق فى نطاق مجالات الجاذبية الموجودة فى المجموعة 
الشمسية ولكن داخل الثقوب السوداء تتعاظم الجاذبية الى الملايين من 
مشل قيمتها فى عالمنا فلا أحد يعلم الى أى مدى يمكن أن تنطبق هذه 
النظرية بشكل صحيح وبأية درجة وأى من سماتھا سیظل ساريا 
لو ظهرت نظرية افضل منها فنحن نعلم أن لكل نظرية حدودها 
ويبعثنا ذلك على أن نبحث الى أى مدى ستأخذنا نظرية النسبية العامة ء 
فقد تكتشى فى الطريق شيئا مهما وربما كان ذلك هو السبيل الوحيد 
لمعرفة ما يحدث داخل الثقوب السوداء دون السقوط فى واحد منها ۰ و 
ذلك فلا ينبغى أن نغفل أننا نتحدث عن العالم المبنى على نماذج للثقوب 
السوداء وليس عن العالم الحقيقى 

فمع استمرار الاتکماش الكرى العاصف تتضاعف کثافة المادة داخل 
النجم بشکل متصاعد ولقد بلغت بالفعل درجة مذهلة من الانضغاط 
وصارت کل خصائصها مجهولة وتتعاظم أيضا القوق المدية ویتزاید 
انحناء الکان على سطح الادة المنقبضة بسرعة تصاعدية مما يؤدى الى سحق 
کل البنيات الحتملة ۰ وتؤكد نظرية النسبية بانه ليست هناك نقطة معينة 
یتوقف عندها هذا الانكماش الا لو تعرضت الادة لشىء غير مالوف ومن 
شان أية نظرية علمية طبيعية عندما تتطرف الى حدها الأقصى أن تصل 
فى العبتاد الى شىء أخرق ويتمثل هذا الشىء الأخرق فى حالة الثقوب 
السوداء فى التكهن بأن كل المادة التى يتكون منها النجم ستسحق وتنقبض 
الى نقطة واحدة ( من وجهة نظر الرياضيات ) ٠‏ وعند هذه الرحلة ستصل 
کشافة الادة وانحناء الکان الى قيم لا نهائية * دیطلق على هذا الشىء الاخرق 
فى علم الر باضیات اسم (singularity)‏ بمعنى المنتهى المبهم أو الفذاذة 
وليست الفذاذة شيئا ماديا وانما هى نقطة النهاية التى تؤول اليها كل 
أفرع الفيزياء المعروفة 

ولقد اتفق فى وقت من الأوقات على أن الفذاذة هى نتيجة مرهونة 
بطبيعة النموذج المستخدم فى دراسة الانقياض الناجم عن الجاذبية 
فلو افترضنا دائما ان النجم المنقبض كرى الشكل فلا بديل عن انه 
سیتقلص الى نقطة لو استمرت عملية الانقباض ومن المنطقى أن ري 
ور رت پ سو ي ي Fr:‏ 


ای 


37 


42 


للجسي؛“غیر انه لا يبدو أن الغذاذة ترتهن بشکل صارم بالنموذج المفترض 
پاد المنقيضة ولقد أثبت اثنان من علماء الرياضيات البر بطانین هما 
أستيفن موكنج Stephen Hawking‏ وروجر بنروز 26820866 Roger‏ 
٠‏ فى واحدة من سلسلة النظريات القصورة على البنية الطبوغرافية للمكان ‏ 
الزمان أن الامر سيؤول حتما الى فذاذة طالا لم بحدت تغبر خارق فى 
طاقة المادة المنقبضة وضغطها 

ومما يبعث على الاسف ان هنه النظرياته لا تنطوى على شی یذکر 
من المعلومات بسأن طبيعة الفذاذة » والمفهوم الوارد فى تلك النظريات 
بشانها يقل كثيرا فى وضوحه عن وصف ما يحدث فى مركز الانقياض 
الكرى » وكل ما يمكن أن يقال فى هذا المجال عو أن أى مسار لجسيم ما عبر 
المكان الزمان لابد أن ينتهى ء أى أن أى جسیم يسقط فى هذا المسار 
لا يمكن أن يبقى فی المكان ‏ الزمان ٠‏ ويقال أحيانا فى وصف ذلك ء بأن 
هناك حدا أو حافة للمكان ‏ الزمان » أو أن المكان ‏ الزمان يصل الى منتهاه 
عند الفذاذة ويقال أيضا ان أية مادة تصادف فذاذة تخرج توا من 
الکان - الزمان ولا توضح نظريات هوکنج - بنروز ما اذا كانت المادة 
المنقبضة ستصطدم بالفعل بالفذاذة أم لا ۰ وعلى أية حال فاذا لم تتمكن 
المادة من الخروج من الکان - الزمان من هنا الطريق فلا مجال مطلقا لأن 
تعود مرة آخری الى عالمنا حيث انها ستدخل فى مصيدة « الحدت الافق » 
ویتسع المحال فى بعضص النماذج الفترضة للثقوب السوداء ۰ والتى تتسم 
بسرجة هن العمومية تفوق حل شفارز شیلد بحیث تسمح للثقب بأن 
يدور وبأن يحمل شحنة کهربية بل ان بعضا من هذه النماذج یصور 
سمة غريبة تتمثل فى أن الادة قد یکون من شأنها أن تتلافی الفذاذة و تعبر 
الى مناطق جديدة من المكان ‏ الزمان تتصل بعالنا من داخل الثقب الاسود » 
وتتسم هنه « الاکوان الأخرى » بالطبع بانها متوارية خلف « الحدث 
الأفق » وتفيد مثل هذه النماذج الخاصة فى آنها تفتح المجال للتوصل 
الى شىء ما بشأن طبيعة المكان ‏ الزمان ولكن لا ينبغى أن ننظر اليها 
كنماذج للكون الحقيقى 


ولا شك أن التنبؤٌ بوجود فذاذات فى اكان - الزمان یفجر مسائل 
بالغة الغموض ء حيث اننا لایمکن أن نستمر فى استخدام الفيزياء العادية 
فى مثل هذه المناطق وبالتالى لايمكن التنبؤ ہما یمکن أن تسفر عنه 

وقد بعثت هذه السمة البغيضة للفذاذات روجر بنروز الى طرح 
افتراض بوجود « ميزان اقصاء كونى » ويقضى هذا الافتراض بمنع حدوث 
الفذاذات ما لم تكن داخل « الأحداث الافق » ومن ثم فليس من شأن 


۵۰۲۷۰۸۸ 2 
۱۳ ی5 ا ا ا ا 
IA‏ این 10 لل 


الفذاذة الموجودة داخل ثقب آسود أن تأتى بأية تأثيراته مجهولة على العالم 
الخارجىي وترجح الدراسات الرياضية بشكل كبير صحة مسألة م ميزان 
الاقصاء الكونى » غير أنه لم يتوصل أحد حتی اليوم الى اثبات ملموس لها * 

ولو ثبت عدم صحة هذه المسألة فمن الوارد تکون فذاذات « عارية .. 
( أى بمكن رؤبيتها من مسافات بعيدة ) ٠‏ وقد بلغ الأمر ببعض الکتاب 
أن تكلموا بكآبة بالغة عن العواقب الوخيمة التى يمكن أن تسفر عن مثل 
هذا الاحتمال على سائر الکون ومع ذلك ء فلا يجب أن يغيب عن الاذهان 
أن النظرية الحالية ما هى الا نظرية تقريبية ٠‏ فلو نظرنا على سبيل المثال الى 
تلك المسافة متناعية الضآلة ( ۳۲-۱۰ سم )2 فسنجد أن العوامل الكمية 
( التى سنتناولها بايجاز فى القسمین 5 ٤‏ و ٤‏ ه ) من شأنها أن 
تؤثر على الجاذبية بطريقة لا يمكن للنظرية الحالية أن تصفها ولا یمکن 
لاحد أن يعرف ما يمكن أن یکون من آمر الفذاذات فى ظل الجاذبية الكمية ۰ 
وقد تظهر على مدى السنوات القليلة القادمة رؤية مختلفة تماما بشأن. 
مفهوم الفذاذة 


٤ - ٤‏ ۔ الثقب الاسود محطة لتوئيد القوى 


ولا يعد الثقب الأسود « الشفارز شيلدى » هو النوع الوحيد. 
العروف لدى العلماء » فهناك أنواع آخری يمكن من حيث المبدأ أن تتکون 
من مادة مشحونة كهر بیا أو من مادة فى حالة حركة دورانية ٠‏ ولا یختلف 
الامر فى هذه الانواع فیما يتعلق بالشکل العام للانقياض وبالأفق والفذاذة ٠‏ 
غير أن الدراسات الرياضية الرامية الى اكتشاف بنية الکان - الزمان فى 
هذه الانواع من الثقوب السوداء تظھر بعض السمات الجديدة المبهرة 

ویوضح الشكل ١١ -  (‏ ) تأثير الدوران على خصائص المكان ب 
الزمان الحیط بثقب آسود فى حالة حركة دورانية ويمثل الشكل. 
مقطعا عمودیا على محود دوران الثقب الاسود ويمر بمركزه * ونلاحظ 
مرة آخری أن دوائر الوجات الضوثیة تنجرف للداخل صوب المركز 
علاوة على أنها تنجرف أيضا مع الحركة الدورانية حول الجسم ای أنه 
ستتحرك فى اتجاهين للداخل وفى اتجاه عرضى ٠وتمثل‏ الدائرة الكبرة ء 
المرسومة على مسافة معينة من المركز تسمی الد الاستاتیکی حدا فاصلا 
تتحرك داخله دوائر الضوء بأكملها خارج الدائرة المتقطعة , فيما شبه 
الدوامة ولو سقط ای جسم فى هذه الدوامة فسيدخل فى حركة 
حلزونية غير مرئية فى الفضاء تتجاوز سرعتها سرعة الضوء » وما من قوة 


فى الكون هن شانھا أن تحول دون انجراف هذا الجسم فى هذه الحر که 


5 9 
السورانية 43 
7 
جا 


TV 


6 


7 





الشكل 5 ۱۰ الثقوب السوداء الدوارة تنجرف دوائر الموجات 
الضوئية فى اتجاهين : للداخل وحول الجسم ٠‏ وتبلغ شدة الانجراف داخل 
الدائرة الخارجية ( الحد الاستاتيكى ) درجة تجعل كل الموجات الضوئية . 
سواء تلك التى تتحرك فى اتجاه الدوران ذاته او تلك المتحركة عكسه , 
تدور فى عكس دوران الساعة غير أنه مازالت هناك فرصة للاشارات 
الضوئية النبعثة من حدود الوجات الضوئية » وهی الحدود. الابعد من مركز 
النجم ۰ لأن تفلت وتتجه صوب مراقب بعید عن هذه المنطقة ٠‏ اما داخل 
الدائرة المتقطعة فان الانحراف يكون فائقا بحيث ان الحدود الخارجة من 
دوائر الموجات الضوئية تتحرك للداخل ٠‏ وهذه هی منطقة الثقب الأسود 
التى, لا يمكن ان تفلت فيها اشعة ضوئية ٠‏ 


ورغم السقوط فی هذه الدوامة الجارفة مازالت هناك فرصة لمن 
تقوده المغامرة الى هذه النطقه » لآن ينجو ويخرج منها ویمود الى مسافة 
آمنة يوضح الشکل 5 ١8‏ أسلوب الفكاك ! فرغم أن السوائر تتحرك 
بأكملها الى أبعد من الدواثر المتقطعة ء لا بتخذ التحرك اتجاه ال رکز 
مب‌اشرة بل انه يميل الى واحد من الجانبين ویلاحظ بالنسبة لدوائر 
الوجات الضوئية أن حدودها الخارجة البعيدة عن المركز مازالت تتحرك 
تدریجیا للخارج ومن ثم يمكن لبعض الموجات الضوئية أن تفلت بهذه 
الطريقة وبالتالى يمكن أيضا أن یفلت مراقب متحرك بسرعة أقل من 
سرعة الضوء أما على مسافة أقرب الى المركز فهناك حدث أفق حقيقى 
ممثل فى الشكل بالدائرة التقطعه ٠‏ ويبلغ من شدة الانجراف داخل هذه 
الدائرة أنه يحول تماما دون افلات أى ضوء أو مادة من هذه المصيدة 


ويطلق على هذه المنطقة العجيبة ۰ الواقعة بين الحد الاستاتیکی 
والحدث الافق »> اسم كرة الشغل (67808886156) بسبب الاحتمال الغريب 
التا ی » والذی اکتشفه روجر بنروز فلو أن حسما انقسم الى جزءين 
أثناء وحوده فی هذه المنطقة ۰ وس ةط جزء منهما فى الثقب الأسود 0 


۱۳۸ 


تفید الحسابات بأنه لو جرت الأمور بسكل طبیعی فان الجزء الآخر 
سیطفو و یمود بقدر من الطاقة يزيد على ذلك المقدار الذى دخل به ! ويعزى 
ذلك الى انتقال بعض من طاقة دوران الثقب الأسود الى الجزء الذى يطفو 
ولذلك أطلق على هذه المنطقة اسم كرة الشغل (6۳8080676) وهو اسم 
مستوحى من (6۳808) اليونانية وتعنى الشغل ويفيد هذا التفسير 
بأنه بمكن من حيث المبدأ تعزیز طاقة الجزء الذی يطفو بكمية تعادل كل 
کتلة الجزء المنحرف الى الداخلل بيا يجعل من الثقب الأسود الدوار 
انشط آلية فى الوجود لتحويل الطاقة وقد يصور مدى فعاليتها أن 
نقارن بين الثقب الاسود کمصدد للطاقة وبين عملية الاندماج النووى التی 
تولد الطاقة فى الشمس › حيث لو قدرناها بنسبة /٠٠١‏ لن تزيد فعالية 
الاندماج النووى على 7۱ 


وتنعكس هذه العملية على الثقب الاسود ذاته حيث تؤدى الى انطاء 
حركته نوعا ما ومن ثم تتسم الطاقة المتولدة وفقا لنظرية بنروز بأنها 
محدودة شكل ما ويمكن وصف تلك العملية بقصة طريفة تصور حضارة 
وهمية قائمه حول ثقب آسود دوار ويرسل أهل هذه الحضارة کل يوم 
بنفاياتهم ومخلفات تكنولوجياتهم الى « كرة الشغل » فى شاحنات لتفرغها 
عبر الحافة وتعود حاملة مقدارا من الطاقه يوازى كتلة هذه المخلفات 
وتستخدم لصاح هذا الجتمعم وبذلك یتسم الثقب الأسبود بفاقدة 
مزدوجة » فهو لا يخلص ذلك المجتمع من نفاياته فحسب ۰ بل انه يدفع 
فى الواقع ثمن هذه الخدمة أيضا فى صورة طاقة انه بعد بمثابة محطة 
تواید الطاقة وقودها أى شىء أيا كان ! 


وتذكر صورة الثقب الأسود كآلية لتولید الطاقة بالوضع الذى كان 
يواجه المهندسين والفیزیائیین فى القرن التاسع عشر عندما كانوا بسعون 
الى فهم المبادىء العامة التى تحكم كفاءة الماكينات العادية على الأرض 
وقدرتها ولقد أدت دراسة المحركات الحراریة - وهی آليات تحول 
الطاقة الحرارية الى شغل والعکس - الى انشاء فرع جديد فى العلم نعرفه 
الآن باسم الديناميكا الحرارية (thermodynamics)‏ ويعد هذا العلم 
أساسيا لفهم طبيعة الزمان فهما صحیحا ولقد تناولناه بالمناقشة بقدر 
أكبر من التوسع فى الباب الثالث ويكفينا فى سياق الناقشة الحالية 
أن تقول ان هذه الدراسة أسفرت عن اكتشاف مبداً جوهری بالخ العمومية 
يعرف باسم القانون الثانى للديناميكا الحرارية ويقضى هذا القانون يأن ره 
الانتروبيا الاجمالية فى أية منظومة طبيعية لا يمكن أن تقل ولو طبقنا" 
هذا القانون على المحركات الحرارية ۰ فسنجد أن كفاءة خرج ا اكيناج”من 

3 


ج0 


۱۳۹ 


الطاقة تب حدما الاقصى فى الحالات التى تبقى فيها الانتروبيا ثابتة وهی 
حالات العمليات العكوسية أى التى یمکن أن تجرى فى الاتجاه والاتجاه 
..:العكوس ومن شان العمليات دائسا فى العالم الحقيقى آن ترفع نوعا ما 
* الانتروبيا الاجمالية ويعد ذلك مثالا لعدم التناظر فى الزمان على نحو 
ما أوردنا فى الباب السابق * وهذا يعنى ان الانتروبیا فى ازدیاد مستمر ۰ 


وتتسم الثقوب السوداء كذلك بنوع مميز من عدم التناظر الزمنی 
ناجم عن الخصائص الفريدة للحدث الأفق ٠‏ ونذكر بأن الحدث الافق هو سطح 
يسمح بعبور الطاقة الى داخل الثقب الأسود ولا يسمح مطلقا بخروجها ٠‏ 
ويمكن القول ببساطة انه نتيجة سقوط الأشياء فى الثقوب السوداء فانه 
يبدو - ظاهريا فقط - أن حجمها يتزايد ولا ينقص مطلقا ۰ وتعد مساحة 
سطح الحدث الافق بمثابة قياس كمى لمجم الثقب الاسود ولقد أثبت 
ستيفن هوكينج نظرية مهمة تستبعد تماما احتمال تناقص سطح الحدث 
الافق أيا كان ما يجرى داخل الثقب الاسود ۰ وتتمائل هذه النظرية بشکل 
مباشر مع القانون الثانى للديناميكا الحرارية حيث يلعب الحدث الافق هنا 
دور الانتروبيا ۰ ویمکن أيضا أن يستخدم هذا الحدث لوضع حدود لدی 
فعالية العمليات فى الثقب الأسود ویتعلق أحد الامثلة فى هذا السياق 
بعملية اندماج اثنين متمائلین من الثقوب السوداء الشفارز شيلدية 
ويتبدى بعملية حسابية بسیطة انه فى حالة الحد الأقصى من الفعالية 
( ای فى حالة عدم تغیبر مساحة سطح الحدث الافق ) تصل قيمة الطاقة 
الاجمالية التى يمكن أن تستمد من النظومه الى ۸۲۹ من الكتلة ‏ الطاقة 
الأصلية ٠‏ 


ولقد كانت أوجه التماثل هذه بين الثقوب السوداء واهحر کات الحرارية 
مجرد نوع من الفكاهة بین العلماء حتى بضع سنين مضت وما كان أحد 
يتوقع أن يبرز احتمال استخدام الثقوب السوداء كآليات لانتاج الطاقة 
ثم أعلن عن التوصل ال اكتشاف مدهش لم يؤكد صحة الصلة مع 
الديناميكا الحرارية فحسب وانما كشف عن مبادىء طبيعية جديدة يمكن 
أن تفتح آفاقا آرحب بكثير من الحدود الاکادیمیة الضيقة لنظرية الثقوب 
السوداء وأن تسلط أضواء جديدة على طبيعة الجاذبية ذاتها 

ویتمثل أحد أنواع الصدع فى الصلة مع الديناميكا الحرارية فى 
أن الأمر كان يبدى مجرد تمائل فلم تكن خاصية مثل درجة الحرارة 
(00690ع])ء وهی خاصية أساسية فى أية مناقشة تتعلق بالحرارة . 
تنطبق فيما يبدو على الثقوب السوداء لانھا على وجه التحدید سوداء 
فمن شأن أى جسم أسود تماما ألا تكون له حرارة , آی أن درجة حرارته 


۱:۰ 


تساوى صفرا لابد اذن أن يكون الثقب الاسود باردا بل آبرد من 
أى شىء آخر فى الکون ولم تكن فكرة وجود ثقب أسود ساخن تلقى 
غيما يبدو قبولا كبيرا 


وقد لاح آول مؤشر لاحتمال الا تكون الثقوب السوداء سوداء تماما 

من دراسة عملية ممائلة لعملية بنروز لاستخراج الطاقة . ولكنها طبقت 
على الموجات الضولئیه بدلا من الجسيمات حيث يمكن أيضا تقوية الطاقة 
بالنسبة للضوء٠وتسمى‏ هذه العملية الاشعاع الفائق (658038206م810) 
وهی تمائل عملية انتاج الليزد ۰ وتتكون كلمة الليزر (18867) من ا حروف 
الأول لعملیه (Light amplification by the stimulated emission Of‏ 
(دەناعثل9ہ أى تقوية الضوء عن طريق تحفيز الانبعاث الاشعاعی ۰ وهی 
عملية ترمى الى أن تجعل الذرات تشع ضوءا عن طريق تحفيزها بمزيد 
من الضوء من نفس التردد ولا يمكن فهم هذه العملية بشکل صحيح 
الا من خلال قوانين الفيزياء الخاصة بالمنظومات الیکروسکوبية والتى 
تسمى بنظرية الکم quantum theory‏ وسوف نتحدث قليلا عن هذه 
النظرية فى القسم القادم وتفيد النظرية بأنه من شان الذرات أيضا أن 
تصدر أشعة ضوئية بشكل تلقائى أى بدون تحفيز ويعد الاشعاع 
التلقائى هو الأسلوب الاساسی الذى تصدر به معظم الاجسام ضوععا 
( ومنها الشمس على سبيل الثال ) 


وقد طرح عالم الفيزياء الفلكية السوفیتی ی ب زیلدوفیتش 
6100۷10۲ .8 ۷۶ فكرة موداها آنه لو كانت الثقوب السوداء الدوارة 
تعمل على تعزيز الطاقة الضوئية عن طريق الاشعاع الفائقٰ فمن شاتھا 
أيضا أن تصدر ضوءا! بالاشعاع التلقائى ۰ وكانت تلك اول فكرة بشآن 
امکان تطبیق نظرية الكم على الثقوب السوداه ثم تولى اهنه المسالة 
الفیزیائی الكندى وليم آونرو طداحصل صعئللا۷7 الذی آکد وجهة نظر 
زیلدوفیتتی وأثبت ریاضیا أن من شان الثقب الاسود الدوار أن يصدر 
بالفعل ضوء!ا ضعيفا ۰ وكلمة ضعیف هی الوصف التاسب . لان الطاقة 
النبعثة بهذا الأسلوب من ثقب آسود بکتلة توازی کتلة الشموس ٠‏ ستکون 
على الارجح أضعف هن أن ترصد ومع ذلك فمن الأهمية بمکان أن نفهم 
بشسكل صحیح الآلية المتسببة فى انتاج الاشعاع الضوئی ورغم أن 
نظرية عمليات الكم فى المكان ‏ الزمان المنحنى التى استخدمها آونرو ء 


% 


سريعة عن اطارها الفيزيائى لأصحاب الفضول من القراء ۰ 03 
تک 


١5١ 


42 


ما زالت فى بدايات طور التجريب ء فقد يكون من المناسب تقديم صورة ا“ 


کی 


یعتّی ظهور اشعاع ضوئی ذاتی منیعث من ئثقب آسود دواد أن 
سید طاقة السوران قد تحول الى طاقه کهر ومغناطيسية و یمکن 
بتكل عام تصوير الاسلوب الذی يتم به هذا التحول ٠‏ بالرجوع ال 


8 الدوامة الفضائية المحيطة با حسم الدوار فمن شأن الانجراف العنيف 


أن يولد نوعا من الخلل فی الجال الكهرومغناطيسى مما يؤدى الى انبعاث 
موجات من الطاقة هى الوجات الكهرومغناطيسية ویشیل هذا الخلل 
أيضا النيوترينات وموجات الجاذبیه ويجدر القول بآن الاشعاع الذى 
نتحدث عنه فى هذا السياق ليس مستمدا من أى نوع من الادة ب وهی 
المصدر العادى للطاقة الضوئیه فلمنطقة المحيطة بالثقب الآسود خالية 
تماما من الادة اذن فالاشعاع هنا مستمد بشكل مباشر من الفضاء 
الخالى ذاته ! وبالتالى ليست الدوامة الفضائية المحيطة بالئقب الاسود 
مختفية تماما فهئى تضعوی بنور كمى ضعيف 


ولكن أيا كان ما تعنيه هذه النتيجة فهى لا توفر بشکل كامل درجة 
الحرارة المطلوبة لتعزيز الصلة مع الديناميكا الحرارية واذا كان 
النيوذج الذى وضعه شفارز شيلد للثقب الاسود لا يدور فهذا يعنى أنه 
لن نضد الاشعاع الضى يتحدث عنه زیلدوفیتش وآونرو ولا يمكن أيضا 
القول دان هذا الاشعاع له درجة حرارة میبزة لان محال تردده لا يتشاسب 
مح خصائص جسم فى حالة توازن حرارى ولقد جاءت الحلقة المفقودة 
عن طريق ستيفن هوكينج الذى عالج تلك المسألة رياضيا بعد أن بدت 
فى مطلع الأمر معقدة بدرجة تبعث على اليأس فبدلا من أن يطبق 
هوكينج نظرية الكم على المرحلة الأخيرة التمثلة فى الثقب الاسود ذاته 
طبقها على مرحلة الانقباض تحت تأثير الجاذبية ء فخلال هذه المرحلة يحدث 
ذات النوع من الخلل فى الجال الكهرومغناطيسى وتنبعث أيضا من الجسم 
المنقبض موجات من الطاقة الضوئية ٠‏ ومرة آخری لا تصدر الطاقة فى 
هذه الحالة أيضا من مادة النجم مباشرة وانما هی تنتج عن الکان - 
الزمان النحنی ولصل أبرز ها پمیز نتيجة هوكينج هو أنه عندما يكون 
النجم مهيئا للتحول الى ثقب آسود يتحول أيضا الاشعاع النبعث الى تيار 
متدلسق منعظم من الظاقة مستقل تماما عن تفاصيل عملية الانقباض 
وبدلا من أية اجابة بالقة التعقيد نجح هوكينج بذلك فى التوصل الى 
ایسعد وأذئى نتیحة ٠‏ وهذ! بصنی آن الاشعاع الثیعث من نمودج 
شفارز شيلد للثقب الاسود یتسم على وجه التحديد بمجال التردد السليم 
الذى يتلاءم مع جسم فى حالة توازن حراری وبدرجة حرارة لا ترتهن 
الا بکتلته ٠‏ وتعد هذه هى الحلقة المفقودة فى الصلة بين الثقب الاسود 
والدینامیکا الحرارية ۰ 


2 ۵ 2۲1۸02 ۸08۵۱۰۹۸۸۳۷ےہ 
ANINA‏ 
۱:۲ یل وا ره هنن فاری؟ 


ومن النتائج المترتبة على هذا الوضع الجديد أن القوانين الحاكمة 
فى حالة الثقوب السوداء ستصبح ببساطة هی قوانين الديناميكا ا حراریة 
العادية ‏ وسيصير الحدث الافق هو انتروبيا الثقب الآسود وبالتالى 
يمكن لهذا السطح أن يقل دون أن ينطوى ذلك على انتهاك للقانون الثانى 
شريطة أن تزيد الانتروبيا فى البيئة المحيطة بالثقب الآأسود بنفس 
القدار على الاقل وتترتب على ذلك نتيجة مهمة مؤداها أن حجم الثقب 
الأسود يمكن أن يقل وبالطبم » سوف ينكمش الثقب الأسود اذا کان 
أصلا ضئیلا بدرجة كافية ويعزى ذلك الى العامل العجيب المتمشل فى 
أن نموذج شفارز شيلد للثقوب السوداء ترتفع حرارته مع انبعاث الطاقة 
منه وترتهن درجة الخرارة وفقا لحسابات هوكينج » بمقلوب كتلة 
الجسم ومع انبعاث الاشعاع تتناقص -الكتلة وتزداد الحرارة مہا يزيد 
من معدل انيعاث الطاقة الاشرعاعية وهذا يعنى أن المنظومة بأسرها تعد 
فى حالة عدم استقرار انفجاری 


وہمکن القول اذن ان الثقب الاسود بعد عمر ملائم سیتبخر 
تماما » ولن يبقى منه شىء على الاطلاق ! أى أن النجم الذی تحول بشکل 
مباشر الى ثقب أسود سيتوارى فيما يبدو فى الكون ويتحول الى غلالة 
من الاشعاعات 


أما فيما يتعلق بالثقوب السوداء التى فى هثل كتلة الشمس فان 
درجة الحرارة فيها لاتتجاوز ۰٠۰‏ درحِة۰ ولا كانت الاشعاعات فى هذه الحالة 
تتدغق من المحيط الساخن الى داخل الثقوب السوداء بیعدل آکبر من 
انيعاث اشعاعات هوكينج خارجها فمن شأن مثل هذه الاجسام أن 
تتضخم بدلا من أن نتبخر ٠‏ ومع ذلك» تمثل الثقوب السوداء الميكروسكوبية 
المذكورة فى ص ۱۳۹ الى التبخر فى زمن يقاس بعمر الكون كله وقد 
يكون هناك بعض من هذه الثقوب السوداء الضثيلة فى حالة احتضار 
انفجارى حالیا 


ويجدر أن نتذكر أننا فى هذا الموضوع الغريب والبهر نتعامل سم 
الحدود القصوى للنظرية الرياضية الجارية وتوحى العلاقات القوية 
مع الديناميكا الحرارية التى اكتشفها مموكينج وآخرون بأننا بدأنا 
عصرا سیماط فيه اللثام عن مبادىء جديدة بشان الجاذبية ونظرية الكم 
وتتسم النتائج الجديدة بشان الكم بانها مبشرة للغاية لدرجة تفرض _ رر 
نفسها ٠‏ غير آننا بعیدون تماما عن أى نوع من المشاهدة المباشرة التي 
يمكن أن تؤكد مجريات الأمور. على النحو الشاد اليه آنفا 03 


اند 


ولایفوننا قبل أن نترك موضوع الثقوب السوداء ان نحلل بایجاز 
احتیالات أن يتسنى لنا أن نشاعد واحدا منها ونبادر بالقول يأنه لو 
.كان هناك تقب أسود بالغ التقل فی مركز المجرة فسوف يكون من شأنه 
” على الأرجح أن يلتهم النجوم الواحد بعد الآخر بمعدل مننظم ويقضى 
القانون الثانى للديناميكا الحرارية فى الثقوب السوداء بأنه لا مجال للئقب 
الاسود الا لآن بتزید فی الحجم ء بمعنى أن المادة المنجرفة الى الداخل لابد 
.وان تسببه زيادة فى المساحة الاجمالية للحدث الأفق ‏ ومع ذلك تفيد 
الحسابات بان جزء! من كتلة المادة الساقطة يمكن أن يتحول الى اشعاعات 
على هيئة موجات جاذبية وتمائل موجة الجاذبية بالنسبة لمجال الجاذبية 
الموجة الكهرومغناطيسية بالنسية للمجال الکھرومغناطیسی,فکلاھما يتحرك 
بسرعة الضوء ۰ ولكن بینما تنتج الموجات الكهرمغناطيسية عن عرامل 
خلل يتعرض لها مجال الجسيمات المشحونة المتعاجلة تنجم موجات 
الجاذبية عن الأجسام ذات الكتلة ( شحنة الجاذبية ) ٭ 


ولقد شهدت السنوات الآخيرة جهودا كبيرة لبناء تلسکوبات جاذبية 
بهدف: د النظر » الى مصادر موجات الجاذبية وما أبسط الطريقة التى 
يتم بها رصد هذه الوجات حيث يستخدم التموج الذى تتعرض له 
البنيات الهندسية الفلكية نتيجة مروق الموجة بجوارها فى احداث 
ذہذہة رنانة فى أسطوانة معدنية وتتسم الاسطوانات المستخدمة فى 
المعتاد لهذا الغرض بطول يبلغ بضعة أمتار وبأنها معلقة بطریقة بالغة 
الدقة لتقليل تعرضها لشتى أنواع الخلل الأرضى مثل الهزات الارضية 
ورغم ذلك تفيد الحسابات النظرية بأن الاحتمالات ضئيلة لآن تكون الموجات 
الناجمة عن أحداث الثقوب السوداء قوية بدرجة تبعث على ذیذبة اجهزة 
القياس العادية لدرجة الرنين , ولذلك عادة ما تستخدم مجموعة من الاجهزة 
متصلة ببعضها على التوازى لتقوية الرصد 


ويحتل عالم الفيزياء الفلكية الأمريكى جوزيف ويبر ٢٢ا٥۷‏ امعم[ 
مركز الصدارة فى قاثمة من رصدوا موجات الجاذبیة فلقد فجر موحة 
كبيرة من الاثازة عندما زعم منذ بضعة أعوام أنه رصد مصادر قوية للموجات 
فی مركز المحرة وساد اعتقاد واسم النطاق بانها ضرب من الأحداث 
الجارية فى الثقب الاسود غير أن أحدا لم ينجح منذ ذلك الحين فى 
أوروبا وأمريكا فى أن يؤكد هذه النتائج ء ويبدو آنه ینبغی علينا انتظار 
انتاج جيل جديد من أجهزة الرصد یتسم بقدر أكبر من الحساسية والدقة 
حتى بحسم هذا الجدل 


1١. 


۱۷ -٤ شکل‎ 


الشكل 1١١ - ٤‏ قلسکوبات الجاذبية ٠‏ من الاحتمالات الواردة أن 
تكون موجات الجاذبية ناجمة عن انقباض لقب اسود فى مركز الجرة » 
ويمكن استخدام « موجات الخلل » التى تتعرض لها الينيات الهندسية 
الفلكية فى بث ذبذبة رنانة فى القضبان المعدنية ٠‏ ويستخدم هذا النوء 
من الأجهزة فى العتاد فى محاولة لرصد ملل هذه الموجات ء وهی تستخدم 
فى ثنائيات لتمييز العوامل المحلية مثل الزلزال 


ويتمثل الاحتمال الارجح فيما يبدو فى امكان رصد ثقب أسود قريب 
فى مثل كتلة النجوم ولا يمكن رؤية مثل هذا الجسم بشكل مباشر لانه 
على وجه التحديد أسود اللون ۰ غير أن الثقب الاسود يستمر فى التحرك 
تحت ٹائبر الجاذبية وئمة فرصة كبيرة أن نصادف واحدا یکون مشترکا 
مم نجم آخر عادى فى منظومة نجمية ثنائية E ANE‏ 
الثنائية فى نجميل بدوران عن قرب حول مركز جاذبية مشترك ۰ ومثل 
هذه ا منظومات الثنائية موحودة بكثرة فى مجرتنا ولو کان واحد من 
الثنائى ثقبا أسود فسوف يحاول أن يحرف الادة من قرينه ۰ ومن شان 
الغاز النجذب أن يشكل قرصا حول الثقب الاسود مع انجراف الادة 
المتحركة على هيئة دوامية صوب الداخل ونتيحة لذلك ترتفع درجة 
حرارة الغاز بشكل بالغ حتى انه بدلا من أن يشع ضوءا مرئیا »> یصدرےٗ 
أشعة سينية و 


و 


کے 


٥ - المفهوم‎ 





ک 


لق أتاح التقدم التكنولوجى فى مجال الفضاء انتاج تلسکوبات 
اله د الاشعة السينية ويمكن تثبيت هذه التلسكوبات فی الأقمار 


7 لصناعية وارسالها الى خارج الغلاف الحوی للأرض وقد کشفت الرحلات 


7 


الأخيرة عن احتمال وجود عدد من الثقوب السوداء فى منظومات. ثنائية 
ولعل أكثرها احتمالا هو ذلك المرجح وجوده‌فی برج الدجاجة (قتتمع0[8)) 
وفى سبيل حسم الأمر بالنسبة لوجود الثقب الأسود ء ينيغى أولا الناکد 
تماما من أن الجسم الشع ليس بمتقزم أبيض أو نجم نترونی ولا يمكن. 
رؤية الجسم ذاته ولكن يمكن رصد وجوده عن طريق متابعة حركة 
قرينه وستند المعيار الوحيد التاح لاقصاء احتمال وجود مثل هذین 
الحسمين الى النماذج النظرية التى تستبعد أن تزيد كتلة أى منهما 
كثيرا على كتلة الشمس ويمكن تقدير كتلة جسم ما عن طريق قياس 
حركة المنظومة الثنائية شريطة أن تكون كتلة النجم القرين الصادی, 
معروفة ‏ ويمكن تقدير هذه الكتلة عن طريق قياس شدة اضاءة النجم 
ونوع ألضوء المنبعث منه 


غير أن الامر ليس بهذه البساطة ء فهناك عوامل كثيرة تعقد مثل هذه. 
المسائل التقديرية 2 وكل ها يمكن أن يقال حاليا هو أن ثمة احتمالا لوجود 


٤‏ - م العوالم المارخة للكم 


سجل التاريخ فين مطلع هذا القرن حدا جلیلا حيث شهدت سنواته. 
الأولى ثورتين عظميين ‏ لا واحدة فقط - فی الفيزياء وبالتالى فى الفکر. 
البشری فلقد جات نظريتا النسبية وأدخلتا تعديلات جوهرية على 
مفاعیمنا بشان الخصائص الفيزيائية على النطاق الواسم ‏ آأى تلك. 
التعلقة بالفضاء ءالزمان والادة ٠‏ وع التوازی مع تطور النسبية : بدات. 
تتبلور نظيرنة أخرى روادما كثيرون > وقی مقد متهم ماکس نلانك 
۱۹۰١۷ - ۷۲۸۵۸ ill ( (Max Planck)‏ ) ونیلزبور Neils Bohr‏ 
( دانمركى ۱۸۸۰۸۰ - ۲۹٦٢‏ )واروين شرودینجر Sehroding¢r‏ ذ7۷ 
( نمساوى ‏ ۱۸۸۳ - ۱۹٦١‏ ) وبول ديراك 21286 201 ( بر طانی 
۲ 2 ) وماکس بورن 80۲۳ 54# ( المانى ‏ ۱۸۸۲ - ۷۹۷۰ ). 
وفرئر عیسنبیرج 26198685628 Werner‏ ر آلانی ۱۹۷۱۰-۰۱۹۰۱ ) 
وترسم هذه النظرية صورة جديدة وغريبة لمعالم وخصائص العالم الدقيق م 
وهی صورة تعتبر من عدة زوایا بمشابة اعادة بناء للمفاهيم أعسق واکثر 
اختلافا عما جاءت به نظرية النسبية ولقد صارت هذه الرؤّية الثورية 


۱:1 


الجديدة للكون الدقيق تشکل اليوم فرعا ضخما فى الفيزياء الحديثة. 
يعرف باسم ميكانيكا Quantum Mechanics aJ,‏ 


ومما يبعث على الاسف أن نظرية الكم تفوق كيرا فى صعوبتها 
وتعقيدها نظرية النسبية ء وهی التى لا يستطيع الكثير من الناس ء بدون. 
الخلفية الرياضية اللازمة » فهم ما تتسم به من جمال وبراعة ولا یحتنل. 
نطاق هذا الكتاب الا أن نقدم الخطوط العريضة للسمات الأساسية لنظرية 
الكم ( ويدرك الکاتپ تماما أنه فى محاولة تصميم هذا الموضوع قد 
لا تعكس بعض التعبيرات. والتشبيهات كل مفاعیم علماء الکم بشكل. 
دقیق وينبغى على القارىء أن يكون حريصا فيما يمكن أن يذهب اليه من 
استنتاجات قد يستوحيها مما يتضمنه هذا الكتاب هن وصف ء حيث ان 
الغرض الأساسى من الوصف هنا هو البيان والمساعدة على الفهم ) 
ويتمثل جانب من صعوبة فهم نظرية الكم فى عدم وجود التصور الفیزیانی. 
لدقيق البنی على الاجسام ا الوفة والمفاهيم المستمدة من الحياة اليومية 
واذا كانت الساعة وآلات قياس الوقت وأجهزة القياس .الأخرى والبنية 
الهندسية وغيرها مما ورد فى شرح نظرية النسبية ء تعد آشياء مرتبطة 
بشکل جذری بالحياة اليومية » فان التركيب الداخلى للذرة لا يحمل وجه 
شبه حقيقى مع الأشياء المتداولة فى حياتنا ٠‏ فنحن نقول على سبیل المثال. 
فى وصف البنية الذرية ان « الجسيمات تدور حول النواة ۰ ويعطى. 
مثل عذا الوصف الاتطباع بان القارق الوحیاه بين مسلك الذرة وآية منظومة 
ميكانيكية اخری على الستوی الحسوس ء مثل كرات البلیاردو ء هو فارق. 
فى الحجم , وهذه صورة زاثفة تماما 


وکان قد و سی سی ارڈ الحالى أن قوانن نیوتن للمیکانیکا 
( وقانون النسبية الخاصة لابنشتين فيما بتعلق بموضوعنا ) لا يمكن أن. 
تضفء بشكل سلیم مسلك النظوماث الميكانيكية الدقيقة مثل. الذرات 
وضار واضحا أن القوانين الرياضية البسيطة التی تصف بدقة حركة 
كرات البلياردو لا يمكن أن تنطبق على هذا المجال الذقیق ۰ وكان معروفا* 
هن واقح التجارب أن البنية الذرية لها خضائضها الذاتية النيزة من تناظر 
وانتظام ولذلك بدأت المساعى لایجاد نوع جديد من الوصف الریاضی. 
یتماشی مع هذه الحقائق التجريبية وفى منتصف العشرينات كان هذا 
الاطار الرياضى قد اکتمل وارتفع الى مستوى نظرية جديدة تماما ا 
تعرف باسم میکانیکا الکم ۳ 


۷ 


01 


كت 


وکان نجاح النظرية الجديدة مدحشا فقد وفرت منذ اللحظة الأولى 
لاسيتتكدامها وصفا كميا دقیقا ا ۹1 البنية الذرية وعمليات الاستطارة 
Scattering; Proceaséa,‏ وتكون الجزیشات والوصلات الكيميائية بين 
الذرات النشاط الاشعاعی والمسلك الداخلى للنواة الذرية ء التفاعل بين 
الموجات الكهرومغناطيسية مع المادة ( مثل حالة التائیر الکھروضوئی ) 2 
العديد من خصائص آنواع الجماد المختلفة والعديد من الظواهر المعملية 
الآأخرى وبحلول الثلاثينات كان بول ديراك قد نجح فى دمج نظرية الكم 
مع نظرية النسبية الخاصة وانفتم باب جديد كامل فى علم الفيزياء 

وقد تضمنت الصفحات الأولى فى هذا الباب مثالا تقليديا للاسلوب 
العلمى فى العمل وقد نجح ديراك من خلال نظريته الرياضية بشان 
الجسيمات الدقيقة النسبية فى التكهن بأشياء جديدة عديدة ٠‏ وكان نموذج 
#الذرة(الذى اتخذ شكله النهائی فى منتصف الثلاثينات) يقضى بوجود ثلاثة 
مکونات أو جسیمات « أساسية » هی البروتون والالكترون والنترون 
الحاید كهر بيا واستطاع ديراك أن بث یثبت ریاضیا باستخدام نظریته أن 
الالكترون على سبيل المثال يدور حول النواة بطريقة يستحيل أن نصادفها 
فى الألجسام المرثية العادية وقد اتضح أن التأثيرات الناجمة عن هذا 
السوران ما هى الا واحدة من السمات المعروفة جيدا فى الجال الطيفى 
الذری واغرب من ذلك فقد اکتشف ديراك أيضا أن القانون الذى 
وضعه بشأن الادة ء علاوة على أنه بنطوى على حلول تصف بدقة حركة 
الالكترونات العادية والبروتونات والنترونات فانه ينطوى كذلك على 
حلول « عكسية » تصف فيما يبدو أنواعا جديدة تماما من الجسيمات ۰ 
ولم تكن هناك انواع آخری من الجسيمات معروفة فى ذلك الحين ومع 
ذلك فقد استخدم ديراك منطقا رائعا اقترح فيه وجود آلية يمكن ان تخلق 
قيها جسيمات « عكسية » . وبحلول عام ۱۹۳٦‏ كان قد تم اکتشاف أول 
نوع من هذه الجسيمات ٠‏ وكان هو الصورة العكسية للالكترون ‏ أى 
جسيم له نفس الكتلة ولكنه يحمل شحنة كهربية معكوسة ٠‏ وقد أطلق 
على الجسيم الجديد اسم بوزيترون (۳0810۳02) وصار یمثل اثباتا رائما 
ليكانيكا .الکم النسبية التى وضعھا ديراك 

وكان اکتشساف البوزيترون مجرد بداية فتحت الطريق لزید من 
الاکتشافات ففى عام ۱۹۳۰ تكهن الفيزيائى اليابانى هيديكى يوكاوا 
(1798 لدا۴٣ )Hidek1‏ استنادا ال احدی النظر یات المتعلقة بالبنية النووية ء 
بوجود نوع آخر من الجسيمات له كتلة وسط بين الالكترون والبروتون 
ویسمی د الميزون ٭ (meson)‏ وقد آفاد آحد الابحاث بوجود مثل هذا 
الجسيم . وعرف باسم « الموون » (۲۵02) وقد تم الاحتداء اليه بالفعل 


١4 


فی عام AY‏ ولم يكتشف المیزون الذى تنما بوحوده بو کاوا الا بعد 
الحرب العالمية الثانية ‏ وهو معروف الآن باسم « البیون « (Pion)‏ 
وعلاوة على الميزونات ء أوحى النشاط الاشعاعى الباعت لاشعة بيتا بوجود 
نوع آخر غریب من الجسيمات يسمى « النوترينو » (100تأن٥ھ).‏ ٭ 
ويتمثل وجه الغرابة فی أن هذا الجسيم ليس له کتله أو شحنة كهربية 
وانما هو يدور بالاسلوب الغريب الذى وصفته نظرية ديراك ويتسم 
التفاعل بين النوترينو والجسيمات الاخرى بانه محدود للغاية ‏ حتی انه 
من شأن معظم النوترینات أن تخترق الارض وتعبرها بسكل مستقيم دون. 


نوف 


ولو کان عدد أنواع الجسيمات قد ظل مقصورا على البروتون والنترون. 
والالكترون والبوزيترون والميزون والنوترینو ( وثمة نوعان منه ) والفوتون. 
(008طم) ‏ وهو « جسیم » كمى مرتبط بالموجات الكهرومغناطيسية - 
لبقى هناك بعض الامل فى التوصل الى وصف للبنة الاو ی من الجسيمات. 
التى تتكون منها کل أنواع المادة ولكن شهد تاريخ ما بعد الحربه 
اکتشاف الثات من الأنواع الجديدة من الجسيمات وبعضها لا يعيش 
الا للحظة مارقة ( 545-5٠١‏ ثانية على سبيل المثال ) ٠‏ ورغم أن يعض أوجه 
التناظر غير المتوقعة قد أضفت قدرا ضشیلا من النظام على فوضى هذه 
الكيانات الجديدة » فليس هناك ای تاکید ہما اذا كانت كل هذه الجسيمات. 
مبنية من مكونات أولية مشتركة ام انها غير محذودة فى عددها وأنواعها 
ولقد أصبحت عملية البحث عن هذه الجسيمات الحديدة وتصنيفها تشکل 
صناعة كبرى تستثمر فيها أجهزة تصل قميتها الى ملايين الجنيهات 
وصار هذا الجال من الفيزياء النظرية والتجريبية يعرف باسم فيزياء- 
الجسيمات الاولية ويقوم حجر الاساس فى هذا الفرع من العلم علی. 
نظرية الكم النسبى الخاص 


ولكى نفهم كيف تتكون هذه الجسيمات الدقيقة فى هذه السلمسلة 
المذهلة 2 ينبغى أن نسترجع أن عملية التحول المتبادل بين الكتلة والطاقة- 
محكومة بقانون آينشتين للنسبية الخاصة وهو ( ق دلك ض۲ ) ولقد 
شرحنا فی الباب الثانی كيف أن الجسيم المتعاجل يكتسب كتلة نتیجة 
لهذا التحول وثمة طريقة آخری لتحويل الطاقة الى كتلة وتتمثل فى 
« تخليق » جسيمات مادية جديدة من الطاقة ويمكن تغذية هذه العملية 
بالطاقة بطرق مختلفة ومن الأساليب الشائعة فى هذا المجال أن یتم 


تنشيط الجسيمات الوجودة بالفعل , بدرجة عالية بحيث تصطدم ببعضها* 
باکبر قوة همكنة ۰ ولقد صارت هناك أجهزة تعاجل حديثة - کذلك الوود. 


15 


4 


42 


-فى الم كد الأوروبى للبحث النووى پجنیف - بوسعها أن تنتج بهذه الطريقة 

آنهازا من الحسيمات المخلقة الجديدة من كافة الانواع 

3 

7 وقد اكتشف علماء الجسيمات الأولية من خلال هذا النوع من 
التجارب أن كافة أنواع الجسيمات تخضح لقواعد معينة عندما تتحول 
فيما بينها وتتسسم هذه القواعد بتحديد « بطاقات » خصائص 
للجسیمات منها على سبيل المثال خاصیتا الشحنة الكهربية والسوران 
ولا يقف الأمر بالنسبة للبطاقات عند مجرد حد التمييز بين الجسيمات 
المختلفة فهى تتسم عادة بصفة البقاء عندما تتغير الجسيمات سواء فى 
اعدادها أو أنواعها فهناك على سبيل الثال بطاقة تسمى « رقم باريون » 
)Baryon number)‏ يحملها النترون»ومن شأن هذه البطاقة أن تنتقل الى 
.البروتون لو تحلل النترون الى بروتون والکترون و نوترینو ٠‏ وفى المقايل ء 
فليس لدى الميزون رقم باريون وبالتالى ليس من الوارد أن تتحول 
النت ونات أو البرو تو ات الى میزونات ولم بحدث أن زصد أحد مشل 
هذا التحول علاوة على ذلك , فعندما یخلق جسیم من الطاقة » تقتضی 
مسألة بقاء بطاقاته أن یخلق فى نفس الوقت جسیم آخر يحمل عددا مساو با 
من البطاقات المعكوسة وهذا عنی أن الحسیمات تنتج فى ثنالینات ۰ 
فلا یمکن على سبیل الثال تخلیق بوزیترون الا اذا تم فى الوقت ذانه 
تخلیق الکترون قرین له (یتسم بشحنة كهربية واتجاه دوران عکسیین) 


ویقتضی هذا الشرط شرط التناظر فى البطاقات أثناء عملية 
التخلیق ( أو التدمبر ) » أن يكون لكل جسیم مثیل « عکسی » له بطاقات 
ممائلة فى العدد ومعکوسة فى الخصائص۰ ولا يقتصر ذلك على الالکترون. 
فلابد أن یکون لکل من البروتون والنترون والیزون الخ الجسیم 
الضاد الناسب (aotipartiele)‏ فلا يمكن على سبیل الثال تکوین 
البروتون الا اذا كان بمصاحبة بروتون مضاد » له شحنة کهربية سالبة 
ورقم باریون ویی‌کن من ناحية أخرى الجمع بين بروتون مضاد 
وبوزيترون لتکوین ذرة هيدروجين مضادة وتسمی الادة الکونة بهذه 
الطريقة العكسية « الادة الضادة < (antimatter)‏ وعندما تلتقی 
الادة والادة الضادة فانهما تتلاشیان على التو وتتحولان مرة آخری الى 
طاقة على هيئة فوتونات آشعة جاما على سبیل الثال ۰ وبالتالى لیس من 
.شبأن جسیمات الادة الضادة أن تبقی طويلا فى البیثه الارضیه الشبعة 
بالادة , أو فى مجر تنا التی یبدو آنها مکونة كلها تقريبا من الادة ۰ ولیس 
معروفا ما اذا كان الکون كله مکونا من الادة أم أن هناك بعض الجرات 
الکو نه من الادة الضادة ۰ 


۱9۰ 


والآن » وبعد أن وصفنا بايجاز شديد بعض النتائج التجريبية المنرتبة 
على نظرية ميكانيكا الكم ۰ يجدد بنا أن نتحدث قليلا عما تتسم به النظرية 
ذاتها من طبيعة فريدة " 

ولقد اتسمت المكانيكا التقليدية التى وضعها نيوتن بأنها تقوم على 
خاصية أساسية هى امكانية التنبقٌ وقد وضع نيوتن مجموعة من 
المعادلات الرياضية لوصف التطور الزمنى بالنسبة للمنظومات الميكانيكية 
فلو حدث من حيث المبدأ أن توافرت العلومات الكافية يشأن حالة منظومةء 
عند زمن معين ء يمكن حساب کل تاريخها الماضى والمستقبل بدقة كبيرة 
وتمثل عملية التنبؤ بحالات خسوف الشمس مثلا جيدا لذلك وتعد 
المنظومة المكونة من الارض والشمس والقمر مسالة مباشرة يمكن حلها 
بدرجة تقريب جيدة باستخدام الیکانیکا النيوتونية لان مجالات الجاذبية 
هنا ضعيفة والسرعات محدودة وتتيح معرفة الحالة الراهنة لمنظومة 
الشمس حساب تواريخ كل حالات الخسوف الماضية والمستقبلة 

العالم اذن يعد » وفقا للميكانيكا النيوتونية ء بمثابة ماكينة منتظمة, 
وما يجرى فيه من أحداث غير هتوقعة انما هى بسبب عدم توافر المعلومات 
التى تکفل سيق الاحداث والتنبؤٌ بها تفصیلیا 

وعند منعطف القرن الحالى بدأ يشبوب ا میکانیکا النيوتونية بعض 
القصود » حيث لم يكن من شأنها أن تصف بشکل سلیم بعض الخصائص 
الاساسية للذرات وتفاعلاتها مع الاشعاع الكهرومغناطيسى وقد آفسحت 
آوحه القصور هذه الحال لتولد الفاهیم الجديدة المتعلقة بمیکانیکا الکم 
وتبدأ میکانیکا الكم باستبعاد احتمال وجود امكانية كاملة للتنبؤ فى 
العالم أيا کان حجم المعلوماته المتاحة فبدلا من أنه نعتبر أن الحالة 
الراهنة للكون تتطود بالضرورة صوب حالة مستقبلة محددة تماما 
( وتنحدر من حالة سابقه محددة تماما ) تطرح میکانیجا الکم عدة احتمالات 
لیخالات الکون فى الاضی والستقبل ۰ وينبغى أن ننظر ال الحالة الستقبلية 
لأية منظومة طبيعية على آنها حالة مركبة من كافة الاحتمالات المكنة 
وبدلا من أن یکون هناك عالم مستقبل واحد ء ثمة عدد عائل من الحالات 
الحتملة ء وکل من هذه الحالات يمكن أن بحدث أو لا بحدث وفقا لاحتمال 
محسوب محدد 


ومن ثم صار التنبؤ فی الفيزياء شأنها فی ذلك شان الاقتصاد 
مسألة تتصل بعلم الاحصاء ۰ وهناك آراء فلسفية كثيرة متباينة تختلف 7 
حول ما اذا كانت كل العوالم المحتملة موجودة على التوازى أم أن هذه 
العوالم تنتايع الواحد تلو الآخر بشکل عشوائی وفى أى من الچالٹین 


٥١ 


يمك للقيُزِيائى أن يحسب نسبة توقع شكل معين للمنظومة عند أية لحظة 
لخدام قوانين الاحتمالات ويمكن على سبیل الثال أن نحسب بشکل 
رب مباشر الاحتمالات النسبية لان تكون نواة يورانيوم قد تحللت أم لا نتيجة 
انبعات جسیم ألفا منها فبعد مدة تقدر على سبیل المثال بالف عام 
سنجد أن هناك عالمين محتملين عالم يظل فيه اليورانيوم سليما والآخر 
يتحلل فيه الیورانیوم وتوفر نظرية ميكانيكا الكم أسلوبا رياضيا 
لحساب احتمالات حدود كل من البدیلین 


ولو درسنا الکان - الزمان على المستوى الدقيق 2 فسنجد أن عددا 
كبيرا من العوالم المختلفة من شانه أن يظهر ويختفى مرة آخری مثل 
صور الاشباح ٠‏ ولا كان ظهور هذه العوالم لا يتم الا بشكل مارق ٠‏ فحتى 
لو بدانا من فراغ تام - مجرد عدم فسنجد أنه فى غضون فترة ضئیله 

من الزمن ستنبعث جسیمات من کافة الانواع ثم تخبو وتتلاشی و تتسم 
مدع بقاه ملد سای الشيضة اها تسرد مرج :مل فالتروترن 
الشبحی على سبیل الثال لایمیشی الا مدة ۱۰ ۲۶ ثانية ۰ وعلى اية حال , 
لم يعد من الوارد آن نفکر فى الفراغ كشىء خال تماما بل على العکس 
فانه هموح بالاف الانواع الختلفة من الجسیمات التی تتکون وتتفاعل 
وتختفی فى بحر من النشاط لا يعرف الهدوء ۰ وهنه هی الصورة التی 
سب سے سو بر و سے بابزا جار ی باكر 
العنيفة * 


ولیست هذه الصورة الكمية مجرد نموذج نظری فهناك شواهد 
طبيعية حقيقية تحدت نتيجة هذا الفراغ التقلب فمن شان وحود الواد 
الوصلة للکھرباٴ فى الکان - الزمان على سبیل الثال أن يغير من شکل 
ذہذبة الفوتونات ( وهی « جسیمات » الاشعاع الکهرومفناطیسی ) بطر بقة 
تؤدى الى تولد قوی فى الوصلات تصل الى حد أنه يمكن قیاسها 


ویاتی هذا الفهوم الکمی الجدید الثم للمکان - الزمان كنتيجة 
لدمج ميكانيكا الكم مع النسبية الخاصة ومن المتوقع أن يسفر التضافر 
بين نظرية الكم والنسبية العامة عن تعديلات مذهلة أخرى فى صورة 
المكان ‏ الزمان 


ولقد بذل العلماء جهودا كثيرة خلال السنوات الأخيرة سعيا الى فهم 
طبيعة الجسيمات الأولية فى المكان ‏ الزمان المنحنى وفقا لنظرية النسبية 
العامة ولم يكن من شان التقدم البسيط الذى آحرزه العلماء فى هذا 
الجال الا انه آکد کم أن الفكرة السائدة بشأن هذه الجسيمات متأصلة 


\ o۲ 


بشدة فى الکان - الزمان فى اطاد النسبية الخاصة ومع ذلك تفيد 
بعض الدراسات الحديثة فى الاتحاد السوفيتى والولاهات المتحدة بأن 
عملية تخليق جسيمات اولية فى مجالات جاذبية شديدة قد تکتسی 
أعمية بالنسبة لخصائص الكون على النطاق الكبير ما فى نطاق الثقوب. 
السوداء فيتكهن البعض بان مثل هذا التخليق للجسيمات قد يؤدى الى 
تبخرها تماما , على نحو ما ذكرنا فی القسم السابق 
۳ 

ولو رجمنا الى مستوی أساسى اعم » فسنجد أنه يمكن تطبیق نظرية 
میکانیکا الکم على مجال ال حاذبیة ذاته أى یمکن اضفاء صبغة الکم على 
الکان - الزمان ۰ ویشکل هذا الوضوع منذ بضع سنوات مجالا واسعا 
ومثيرا یموج بالنشاط البحثی, غير أن مسالتی التقنية الرياضية والبادی* 
الحاكمة تکتسیان درحة فائقة من التعقید والصعوبة ولا كانت الحاذبية 
تتجلى فى صورة بئية هندسية للمکان - الزمان » تقتضی نظرية الکم 
لاحاذبية التأليف دين عوالم ذات بنيات هندسية مختلفة وينبغى أن يتم 
حساب البنية الهندسية الشهودة وفقا لنظرية الاحتمالات الاحصائية 
كالمءتاد ويتسم الفراغ ء كما سيق أن افترضنا بأنه يموج بالذہذبة 
ولكن فى هذه الحالة فان البنية الهندسية هی التى تتذبذب فعل الصعيد. 
الميكروسكوبى الدقيق سنجد العوالم الطيفية ہما تتسم به من بنيات 
منحنية ومعوجة بدرجة عجیبة تظهر وتختفى ء تتكون وتتلاثى فی 
نشاط دائب وتفيد بمض التقديرات بان ذبذبة الکان - الزمان على 
النطاق الدقيق الفائق الذی لا يتجاوز ۲۲-۱۰ سم ( وهو ما تقل عن 
النواة الشرية بنسبة ١‏ الى ۱۰۰ بليون بليون ) من شأنها أن تكون 
كبيرة بدرجة قد تسفر عن حدوث تغبرات طبوغرافية وهذا يعنى آنه 
من الوارد أن تنشأ فى المكان عوالم شبحية تمتقء « بالثقوب الدودية » 
و « الجسور » و « الانفاق » ء تتكون ولا تلبث أن تنقبض ہما ضفی على 
الکان - الزمان على هذا النطاق خصائص تبدو بها كنوع من الرغاوى 
أو الزبد وفى مثل هذه المنطقة الغريبة من الزبد والعوالم الشبحية: 
تتقوض كافة التوقعات والتكهنات بشان الانقباض الناجم عن الجاذبية 
والفذاذات ٠‏ أى أن الصورة الكمية یمکن أن تقودنا الى أى شىء ۰ وبما انه 
ليست هناك نظرية ملائمة تحكم السالة فليس ثمة اتفاق بشأن مسى 
الحدية التى يمكن أن تؤخذ بها هذه الصورة وکل ما يمكن أن يقال فى. 
هذه المرحلة انه لا يكن غلى الارجح أن ينسحب مفهوم المكان ‏ الزمان. 
التواصل ء على هذه المناطق متناهية الضآلة ٠‏ 


2 
8 
2 
2 2 ۱ 
0 
2 
3 
7 


9۴ 


2 
2 


7 





الشكل ٤‏ - ۱۸ افهيار المكان ‏ الزمان ٠‏ يقول جون ویلر ان تاثیرات 
الكم على النطاق الیکروسکوبی الدقيق يتسم بدرجة من العنف حتى 
انها تيدأ فى تمزیق المكان ‏ الزمان كليا . ہما يحوله الى بنية اسفنجية 
مليئة بالثقوب الدودية والجسور والانفاق ومن شان هذا النشاط العنیف 
أن يجرى بشكل غير ملحدظ تماما بالنسبة للجسيمات دون الذردة نيذه 
الجسيمات تبدو فى حجمها بالنسبة لهذه العوالم كحجم الشمس بالنسبة 
للذرة ! 

و بعد الفيزيائى الأمريكى جون ودار 77266167 .۸ صطول من العلماء 
البارزين فی هذا الجال الذى أطلق عليه اسم « ديناميكا الكم الهندسية »۰ 
ويشير ويلر الى أن طاقق كل هذه الذبذیات وهذا النشاط العنيف تصل 
فى ضخامتها الى حد أن وجود جسيم حقیقی فى هذا المكان بعد بمثابة 
سحابة بالنسبة لديناميكا الھواء وتبعث هذه الفكرة عن المكان ‏ الزمان 
والادة على أن نرى عالا بعيدا تماما عن عالم لایبنتیز وماخ اللذیی حاولا 
بناء المكان والزمان من المادة فان نظرية الكم الحديثة تسند الى هكانة 
الزمان ذاته الدود الرئيسى ء آما الادة » فما هى الا مجرد عامل خلل فی 
الينية الأساسية وانه لضرب من العته أن نتصور أن القصة تنتھی عند 
هذا الحد فلا شك أنه سياتى الوقت الذى ستظهر فيه نظرية جديدة 
تجمع بين المكان ‏ الزمان ونظرية الكم بشكل أكثر عمقا وسيظهر مفهوم 
جديد تماما بشان المكان ‏ الزمان اما فی الوقت الراهن ء فينبغى على 
القاری» أن يكتفى بان يعتبر نظريتى النسبية والكم مجرد نظرة خاطفة 
على اثنين هن الجوانب الثرة العديدة للواقع الحقيقى ٠‏ 


۱۰ 


> - ۰ الوضع الحال للنظرية العامة 

ولا كانت معظم المناقشة فى هذا الياب قه انصبت على نظر به 
النسبية العامة ۰ فمن المناسب أن ننهیه ببعض الکلمات عن وضعها ا حا یٰ 
كنظرية علمية فلقد حظت هذه النظرية طویلا بقبول عام من جانب علماء 
الفيزياء بوصفها أفضل وصف متاح للمكان ‏ الزمان والجاذبية * وينبع 
هذا القبول فى جانب كبير منه من الجمال الحقيقى والبراعة والآناقة 
التى تتسم بها النظرية فى وصف الطبيعة ولکن يبعث على الأسف أن 
هذه الاناقه لا تنسحب على معظم تطبیقات النظرية حيث ان المشكلات 
التقنية والطبيعة الرياضية العقدة تجعل حتى أبسط النظومات تبدو 
مسائل مستعصية تماما على الحل ويرجع جانب من الصعوبة الى أن 
الجاذبية تعتبر نوعا من الطاقة » وتعد بذلك هی مصدد ذاتھاٴ ولو تحدثنا 
بلغة الریاضیات فان ذلك يتجلى فى عدم خطية المعادلات المستمدة من 
النظرية » ونعنى بذلك أن مجموع تاثیرات الجاذبية لا یمائل تأثير مجموع 
الجاذبية فلا يستطيع المرء أن يجمع ببساطة الحلول المعروفة للمنظومات 
البسيطة ليحصل على الحل الجلى لمنظومة معقدة ٠‏ ونتیجة: لهذه الشکلات 
التقنية فان المحتوى الحقيقى لهنه النظرية مازال فى طود الاكتشاف 
حتى بعد أكثر من ٦۰‏ عاما * 

وعلى الصعيد العملى فان الاثباتات التجريبية للنظرية ضعيفة للغاية 
ولا تضاهى مطلقا ما تحقق بالنسبة للنظرية الخاصة قالى جانب التأثير 
على هسار كوكب عطارد والزحزحة الحمراء للضوء أجريت تجادب 
لقياس اعوجاج أشعة الضوء نتيجة الانحناء حول الشمس وهناك قدر 
معقول من التوافق رغم أن التجربة تشتمل على عوامل اضافية معقدة 
وثمة عدد كبير من النظريات البديلة بشان الجاذبية » غير أن العطیات 
التجریبیة تبعث بصفة عامة علی اسستبعاد کل هذه النظريات البديلة 
تقريبا » وعلاوة على آنها هزيلة ليس منها ما يقارب نظرية آینشتین من 
الناحية الجمالية ٠‏ 

آما فى مجال الكم فهناك بعض البراهين البارزة التى تتماشی مع 
النسبية العامة مثل الحد غير الكمى الصحیح وان مجرد التفكير فی 
البادی* الأولیة لنظرية الكم فی الجالات » ليقود بشکل شبه مطلق ومنفرد 


الى هبدأ التكافؤ » وال خصائص التحول فى البنية الهندسية والى عدم 


خطية الجاذبية غير أن استمرار الفشل فى ایجاد صورة سايمة لببزآدج 


9 


١66 


6 


2 


بين نظرَئية الكم والنسببية العامة قد أدى الى تراكم الآراء التی تقول بان 
ظِیَةً اینشتین تتسم بالخطا عند التطبيق فی مجال الكم ولیس من 
ره" الواضح حتى الآن ما اذا کان سيطرأ تعديل على النظرية الحالية بيا يؤدى 
الى انجاح تزاوجها مع نظرية الكم أم ستظهر بنيات جديدة لمراحل تسبق 
الكم دتسبق المكاه ‏ الزمان ٠‏ 





۱5۹ 


البا بیسن 


على الک وریا سے افریشت 





«ه ١هندسةالكون‏ 


ولا يكتمل تحليل المكان والزمان بدون دراستهما فى شموليتهما 
ویعد الكون هو الهيئة الشاملة للمکان وتاريخه هو الصورة الشاملة. 
للزمان فماذا يمكن أن يقال بشأن بنية الكون وحياته وعن مولده 
وفناثه ؟ 


ويبعث على الدهشة فى بعض الأحيان ألا يكون من شأن العلم أن. 
يسهم بای شکل فى موضوعات مثل نشاء کل شىء ونهايته ۰ وعادة ما تعتبر 
هذه الأمور من اختصاص الدين أو الفلسفة . وكان هذا بالفعل هو مكانها 
على مدى تاريخ البشرية وكثيرا ما يوجه سؤال الى العلماء هو : هل آنتم. 
« مومنون » بهذه الموضوعات ؟ ولا ينطوى مثل هذا السؤال على تقدیر 
ما أحرز على مدى السنوات الاخبرة من تقدم هائل فى فهم طبيعة الكون. 
وتطوره بشكل شامل ولم يعد العلماء بحاجة لان يكون لديهم ايمان. 
بشان مسائل مثل متی نشا الكون وبأية صورة ( وقد تكون لديهم معتقدات 
ديئية ) فلقد صار الأمر الآن يتجسد فى استخدام الاجهزة الملمية 
« لرؤية » الصورة التى يبدو عليها الكون وكيفية تطوره ولم تعد مثل. 
هذه الموضوعات الفلسفية الكبرى تناقش بصفتھا من أركان الايمان ولكن 
بصفتها وقائع تحكمها نظريات مثلما يحدث فى أى فرع آخر من فروع 
العلم صحيح أن كثيرا من المفاهيم الحالية للامور الكونية تتسم بانھا 
بدائية وتقبل الصواب أو الخطأ , ولكن بالتاكيد سيشهد الستقبل ورة 
كبيرة فى الصورة المقبولة حاليا للكون ٠‏ وعلى آية حال 2 يجدر آن نشبر 
الى آننا نتحدث هنا عن العلم والقيم العلمية ء ولو کان من شان آراء رجال. 
الدين أو الفلاسفة .أن تعزز بعض المفاهيم الفردية الخاصة ہشان الكون 
فان الواضیم التى نتحدث عنها فى هذا الكتاب تقوم بشکل بحت على 
المعلومات المستقاة من المشاهدات الفعلية وعلى الجدل الذى يندلع بشان ر“ 
تفسيراتها النظرية 0 


46 


51689 


7 


وقد يكون من اللائم أن نبدأ بوصف عام لبنية الكون على نحو ما عو 
مفهوم" حاليا وربما كان أبرز سمات الكون وأكثرها وض وحا عو 
+لفراغ , فالکون كله تقریبا عبارة عن فضاء فراغ ولا شك أن هذه 
" القولة ليست صحيحة بشکل مطلق فبغض النظر عن اعتبارات الکم 
التي تطرقنا الیها فى نهاية الباب السایق ء لا یخلو الامر مطلقا من قدر ما 
من الاشماعات والذرات الشاردة التخلفة من العملیات الکو نیة ولکن 
سعیا الى تیسبر الامر سنفترض أن الحتویات الادیة فى الکون تفصل بيتها 
مساحات سحیقه من الفضاء ۰ 


وتتواجد معظم الادة الضوئية على هيئة نجوم وتشسبه النجوم 
شمسنا رغم أن احجامها وألوانها وترکیباتها وتطوراتها قد تختلف 
اختلافا كبيرا وتتجیع النجوم ء علاوة على بعض الغبار والغفازات 
( وأجسام آخری ) ء على هيئة مجموعات عملاقة تسمى المجرات 
وتحتوى مجرة نمطية مثل مجرتنا على نحو مائة يليون نجم ( أى نفس 
عدد الخلايا فى الخ البشرى ) وتصل المسافة بين أطرافها الى زهاء ٠٥‏ 
الف سنة ضوئية ٠‏ 


واذا كانت المجرة تعد ضخمة بشكل مذهل وفقا للمقاييس البشرية ء 
فهى تعد شيئا لا يذكر فى ضآلتها بالمقياس الکونی وتنتشر الجرات فى 
الكون بشكل ما بطريقة عشوائية ء فيما عدا أنها عادة ما تتجمع فى 
عجموعات صغيرة ۰ وتشكل هذه الجموعات من المجرات « ذرات » الكون 
وأى قول بشبان الكون سيكون على هذا المقياس على الاقل , وایا كانت 
حاثلة انشطه المحرات الفردية ء فنادرا ها يكون لها وقم يذكر على المستوى 
الكونى 


وقد يساعد القاریء فى تصور عذه الضخامة الذهلة أن يريط بين 
هذا البيان الكونى وبين ما يراه فى السماء ليلا ۰ فبغض النظر عن الشمس 
والقمر تعد الکواکب القريبة هی اسطم أجسام مستديمة فى السماء 
وهي تنتمی الى مجموعة مكونة من تسعة عوالم > من بينها الارض ٠‏ تدوز 
حول الشمس ( التی یصل نصف قطرها الى ۰ الف کم - ای تزید فى 
حجمها على مائة هثل الأرض ) على مسافات 7 تصل ال بضعة بلاین من 
الكيلؤ مترات وتسمى هذه المجموعة من الكواكب ء علاوة على الشمس ۰ 
بالمجسوعة الشمسية ورغم أن الكواكب تشبه النجوم فى شكلها فانها 
تقل عنها بشکل فائق من حيث الضخامة وشدة الاضاءة ٠‏ ولولا آن هذه 
الكواكب تمكس ضوء الشمس ء ولولا آنها قريبة من الارض بدرجة تجمل 
هذا الانعكاس يبدو ساطعا , ما رأیناعا ٠‏ ومع ذلك » فحتى لو نقل اضخم 


کو 


تلسكوب الى أقرب نجم فلن يكون من شانه أن يرصد هذا القرين الضعيف 
للشمس 


وفى القابل تعتبر النجوم ذاتها شموسا ضخمة متوهجة ء تقع على 
حرجة من البعد بالمقارنة مع الكواكب بحيث انه ء رغم آنها تسطع ببريق 
یفوق بملايين المرات ضوء الكواكب ء فهى تبدو آضعف منها ومن المرجح 
أن تكون لمعظم النجوم الاخری مجموعاتها من الكواكب المماثلة لمجموعتنا 
الشمسية وقد تحدثنا قليلا فى الباب الرابع عن بنية النجوم وتطورها 


وما النجوم المرئية بشکل فردى فى ليل السماء الا مجرد الأعضاء 
القريبين فى مجرتنا ولا تظهر معظم المجرة فى أعيننا على الارض الا على 
عيئة شريحة من الضباب المضىء تتوسط السماء بشکل عرضى » وتعرف 
باصم درب التبانة Milky Way‏ ولو استخدمنا تلسكوبات متوسطة 
القدرة فسوف يظهر درب التبانة على هيثة أعداد لا تحصى ولا تعد من 
النجوم المستقلة ویقم مركز المجرة فى اتجاه برج القرس هدنrوSagitta‏ 
( ولكن الى أبعد منه كثيرا ) 


آما المجرات الأخرى » فلا يمكن مطلقا رؤيتها بالعين المجردة » وان 
كان من الوارد أن نرصد حفنة ضثيلة منها لو استختمنا نظارات میدان 
قوية*ورغم ما تتسم به مجرة اندرومیدا ۸۳707۳068 من ضخامة وقرب 
من الارض ( حيث لا تبصد الا بمقدار ملیون ونصف اللیون من السنوات 
الضوئية ) فهی لا تبدو فى عینی شخص حاد البصر الا على هيئة بقمة 
.هزيلة فی برج أندروميدا و بوصم التلسکو بات الحدیثه ان ترصد مثات 
الملايين من المجرات الأخرى وتتباين أشكال الجرات فيما بينها بشکل 
كبير » ولكن من الاشکال المميزة الجميلة ذلك الذى يتجسد فى هيثة قرص 
رقيق نسبيا يتوسطه جزء منتفخ وتخرج منه أذرع حلزونية كعجلة النار 
و ننتمی محرة آندرومیدا ومجر تنا لهذا النوع الحلزو نی و نقع الحموعة 
الشمسية فى مجرتنا فى واحد من هذه الأذرع الحلزو نية على نحو ثلثى 
المسافة من م رکز المحرة 


وينبغى علينا أن نتذكر دائثما أننا عندعا ننظر ال الكون لانری الجرات 
على هيئتها الحالية ولكن على الهيثة التى كانت عليها فى الماضى البعید 
ویعزی ذلك الى أن الضوء المنبعث منها يقطع ملايين الملايين من الكيلو مترات ره 
لیصل الينا , وقد تستغرق هذه الرحلة ملايين السنين , فالضوه الصادں“ 
.من مجرة أندروميدا « القريبة » یصل الينا بعد مرور مليون ونصف الین 


0 


 موهقملا‎ 


من السِيتينٌ وترصد التلسكوبات الضخمة مجرات يبلغ من يعدها آنها 
تبدو“على الهيئة التى كانت عليها قبل بلايين السنين ! 
ےہ 


e 
€ 9 


ورغم أن قدرة التلسکوبات الضخمة لا تسمح الا پرصد الجرات 
فهناك بلا شك بعض الاجسام فى هذه الساحات السوداء الشاسعة التی 
تفصل بينها » ولکن کم هو عددها وما هی طبیعتها » فتلك مسائل مازالت 
فى حيز التکهنات علاوة على ذلك يتخلل الکون أنواع عديدة من 
الاشعاعات والجسيمات » من بينها الاشعاعات الكهر ومغناطيسية واشعاعات 
الجاذبية والنيوترينات والاشعة الكونية ( المؤلفة من مجموعة من الانواع 
الختلفة من الجسیمات دون الذرية ) 


ویجدد بنا بعد أن ذكرنا الخطوط العريضة لتوزیم المادة فى 
الكون أن نتحدث قلیلا عما تتكون منه الادة ۰ وتتألف الادة كلها من 
ذرات ٠‏ وتشتمل الأرض على زهاء ۹۰ نوعا طبيعيا من الذرات ء علاوة على 
بعض الانواع الجديدة المخلقة اصطناعيا ۰ وتسمى المادة. المكونة كلها من 
نوع واحد من الذرات « عنصرا » ومن شان ذرات معظم العناصر أن تتحد 
جميعها مع ذرات آخری من العناصر ذاتها أو عناصر مختلفة لتكون 
الجزیثات وتدخل القواعد الدقيقة التى تحكم مثل هذا الاتحاد » فى 
نطاق علم الكيمياء وتتکون المادة كلها پشتی صورها . من الماس الى 
الهواء ومن الانسان الى النجوم ء من أنواع مختلفة من التآلفات بين هذه 
العناصر الأساسية نفسها ۰ ويعد الهيدروجين أبسط عنصر فی الكون , 
وتتكون ذراته من مجرد جسيمين هما الالكترون والبروتون ويل 
الهيدروجين من حيث بساطة التركيب الهليوم ٠‏ وهو يتكون من ستة 
جسیمات موزعة كالتالى بروتونان ونترونان هتحدة مع بعضها وتکون 
النواة » والكترونان يدوران حول النواة تحت تائبر الجاذبية الکهر بية 
أما أعقد العناصر الطبيعية الشائعة فهو اليورانيوم 2 وهو يحتوى على ۹۲ 
بروتونا ونحو ١5٠‏ نترونا فى النواة فضلا عن ۹۲ الكترونا فى حالة 
دوران حولها ٠‏ 

وتعزی أوجه الاختلاف الرئيسية بين الذرات الى تباین عدد 
البروتونات فى النوايات ولقد صارت كل أنواع الذرات ‏ من الذرة 
التى تشتمل على بروتون واحد الى تلك التى تحتوى على ۹۲ بروتونا - 
معروفة لدينا ء غير آن بعضها , مثل الحديد ۰ يعد شائعا بدرجة كبيرة بينما 
یتسم البعض الآخر ء مثل التکنیتیوم بالندرة الشديدة ما العناصر 
التی تحتوى على أكثر من ۹۲ بروتونا ء دالتی تم تخليقها اصطناعیا 


۰٦ 


( مثل النبتونيوم والبلوتونيوم ) فهى عناصر مسستقرة ( مشعة 4 
وتتحلل بسهولة ء ولذلك لا نجدها تتكون بشكل طبيعى على الأرض 

وتفيد الدراسات الطيفية للأجسام الفلكية باحتوائها على هذه 
العناصر ذاتها ٠‏ ولقد عرف بوجود الهليوم فى الشسيس قبل اکتشافه فی 
الأارض غير أن نسب شيوع العناصر فى الثرض تختلف تماما عنها فى 
الكون ‏ وتشير التقديرات الى أن ۹۰ تقريبا من الذرات الموجودة فى 
الكون هى ذرات هيدروجين ٠‏ ویشغل الهليوم معظم الجزء المتبقى 
آما الذرات الثقيلة » واسعة الانتشاد فى الارض فهی لا تشکل سوى. 
نسبة محدودة للغاية من اجمالى العناصر ٠‏ ويتضح من ذلك أنه كان هناك. 
عامل انتقاء قوى وفعال عند تكون الآرض 


ويعد التناقص السریع فى درجة شيوع العناصر مع زيادة وزن۔ 
الجسم الفلكى مؤشرا قويا على أن الكون بدأ بدون ذرات معقدة ء وانه 
كانت هناك « آلية تجميع » تعمل على بناء العناصر المعقدة من العناصر 
الأخف والابسط » مثل الهيدروجين ۰ آما عن أدن یقم مصنم بناء العناصر 
هذا . فتلك مسالة سنتناولها فى حينها ء فلقد اتضح آنها على آکبر درجة. 
من الصلة مع عدم التناظر الزمنى فى الكون وفيما يتعلق بالسؤال. 
القائل من أين جاء الهيدروجين فى الاصل ؟ فهذا موضوع ما زال قيد 
البحث وسنتناوله بالتفصيل فى القسم 5 ١‏ 

ولا شك أن أهم سمة يتصف بها الكون هى تلك الدرجة البالغة من 
الانتظام ٠‏ ويتجل ذلك من زاويتين متباینتین ۰ وتتمشل الزاوبة الأولى فى, 
أن البنيات التفصيلية للنجوم والمجرات البعيدة » وقوانين الفيزياء التى 
تخضم لها ٠‏ والكميات الناشثة من الطبيعة ( مثل الشحنة الكهربية التی. 
يحملها الالکترون ) ء تبدو كلها » وبدرجة دقة كبيرة تمائل تلك التى. 
نلمسها فى الجواد القریب لنا من الكون وفی الارض بالطبع ومن 
شان مجرة نبطية تقم على بعد مثات الملايين من السنين الضوئية من الارض. 
أن تبدو على درجة كبيرة هن التمائل مع مجرتنا ۰ ویمائل التحلیل الطیفی, 
لذرات مثل هذه الحرة وبالتالى الکیمیاء والفيزياء الذرية فيها الحالة 
الكائنة على الارض ویکفل هذا العامل وحده منح ثقة كبيرة فى تطبیق, 
قوانين الفيزياء الکتشفة فى العمل ء على الستوی الرحب فى الکون 

أما السمة الثانية للانتظام الکونی فهی تتعلق بتوزيع الادة 
ويتبين من الوصف الذی آوردناه توا للکون أن هذا التوزیع یتسم بنزعة رر 
كبيرة ال التجمیع فالادة تت رکب فى هيثة النجوم » والنجوم تتجمع في 
شكل مجموعات تصل الى حجم الجرات ٠‏ والجرات آیضا تتالف فی صبؤرة 


2 


11 


۔جزر مجزية ويعتقد بعض علماء الفلك أن هذه التجمعات تتصاعد بشكل 
لا انی وكلما علا مستوى التجمع ازدادت رقعة الفضاء ء التى تفصل 
جک هذه التجيعات غير أن بعض الشواهد التى تتماشی بدرية مقبولة مع 
7 المنطق ۰ تبعث على الاعتقاد بصفة عامة بأن عملية التجمع تتوقف عند حد 
الجزر المجرية ما التوزيع على النطاق الأوسح فى الكون فيتسم بانه 
بالخ العشبوائیة ويتصف التوزيع حتى مستوى الجزر المجرية بانه 
متجانس ( أى متمائل فى كافة المناطق ) ومتناظر ( أى عتمائل فى كافة 
الاتجاهات ) وكون البنية الكونية على النطاق الواسع تتسم بهذه الدرجة 
من البساطة لا یشسکل مظهرا جماليا فحسب ء ولكنه يتلاءم بدرجة 
قصوى مع الجانب النظرق ء حيث انه يتيح بناء النماذج الرياضية للكون 
باقل قدر میکن من التعقيد التقنى علاوة على ذلك ۰ فهذه البنية تتفق 
مع الفلسفة الحديثة » التى ظهرت بعد عهد کوبرنیکوس ء والتى تفيد 
بأنه ليس للأرض أى وضع مميز فی الکون وکان الأوربيون قبل عهد 
كو بر نيكوس يعتقدون أن الارض تقع فى مركز الكون ء وأن کل الاجسام 
.السماوية تدود حولها وقد أسدل اکتشاف کوبرنیکوس أن الارض 
تسود حول الشمس . الستاد الى الأبد على هذا الوهم وقد خفت فى 
«الآونة الاخرة حدة من يصفون بالدعة والردة الافتراض القائل بان منطقتنا 
ما هى الا منطقة نمطية عادية فى الكون ٠‏ ولم تعد الظروف الطبيعية فى 
المحيط المجاور لنا تكتسى أية خصوصية بل أصبحت نمطا لأى مكان 
.عادى فى الكون وقد تبدو آرضنا وشمسئا ومجرتنا على درجة قصوی 
من الاهمية بالنسبة للبشر ء ولكنْ على الضعيد الکونی الشسامل فهی 
لا تمثل شيشا يذكر بالرة * 


ولقد صاد الافتراض بأن الكون على النطاق الواسع یتسم بالانتظام. 
۔مقبولا لدى معظم علماء الکونیات ( ولیس كلهم ) وأصبح معروفا باسم 
“المبدأ الکونی ۰ ولو تطرفنا بهذه الفلسفة 2» فسوف یقودنا ذلك الى التکهن 

بان الامر لا يقتصر على مجرد کون منطقتنا جز*ا نمطيا فى الكون ء 
:وانما تتعدى المسألة الى حد اعتبار العصر الحالى كله زمنا نمطيا وهذا 


يعنى على النطاق الأرحب أنه حيثما فحص الكون فسيبدو دائما أبدا على 
هيئته نفسها بصورة أو بأخرى 

وکانت صورة الكون وفقا لهذه الخطوط مقبولة على نطاق واسع 
.لدى علماء الفلك منذ قرن من الزمان ٠‏ وكانوا على اقتناع بأن النجوم فى 
حالة توهج مستمر وبانها موزعة بسكل هنتظم فى فضاء لا نهائى 


۱۹ 


غير أن هذا النموذج الباعث على الرهبة والمجدب فى الوقت ذاته 


بعد ذلك باسم تناقض أولبرز نسبة الى عالم الفلك الألمانى هنریش. 


أولبرز 0156158 )۱۸٠۰ - ۱۷۵۸ ( Heinrich‏ ويتمثل هذا العيب 
فیما يبدو من تناقض بين کون مستقر وممتد بشكل لا نھائی وبين 
الظلمة التى تکتنف السماٴ ليلا ٠‏ وقد يكون ضربا من الحماقة أن نسأل 


ماذا تكون السماء مظلمة فى الليل ولكن فى اطار هذا النموذج للكون. 


فان هذه المسألة تمثل مشکلة حقيقية وتطرح الفيزياء الحديثة هذه 
السالة بشكل أفضل باستخدام لغة الدینامیکا الحرارية ويقضى هذا 
العلم بان سماء مظلمة ينبغى أن تکون سماء باردة , وهذا يعنى أن درجة 


حرارة الکون فى التوسط لابد. أن تکون منخفضة للغاية ( وهی فی الواقع. 


تساوی نحو شلات درجات فوق الصفر الطلق ) دفی القابل تنسم 
النجوم» من مثل الشمس ء بأنها ساخنه بشکل فائق » حيث تبلغ اطرارة 
على سطحها آلاف الدرجات بینما قد تصل فى جونها ال مئات اللاین من 


الدرجات وقد نتساءل ببساطة لاذا اذن لم تتسبب النجوم فى رقع. 


درجة حرارة الکون حتی الآن ؟ كيف یتسنی أن یکون الکون مستقرا وفی 


الوقت ذاته فى حالة عدم توازن مستدیمة من حيث لدینامیکا اطرارية ؟: 


ولو كانت هناك اشماعات و پاسترار من النچوم لصار الکون مکانا 
ساخنا للغية وامتلا ليل السماء باشعاعات ت تصل الحرارة فیها شها ال آلاف 
الدرجات ولو كان الأمر كذلك لتبخرنا على الفور 


ولم يكن علم الديناميكا الحرارية منذ قرن مضى متطورا ولذلك. 


عبر آولبرز عن هذا التناقض باستخدام نظرية البصریات ویتسم المنطق 
النی طرح به هذا التناقض بالبساطة» حيث قال انه لو كان الكون فسيحا 
بدرجة لا نهائية ء ولا يتغير مع الزمن » ویمتلء بالنجوم الساطعة بشکل 


نجما . وبالتالى لن يكون ثمة مجال لوجود جزء مظلم فى ليل السماء 
وأی اتحاه بتحول اليه البصر لايل وان يسطع بشدة بريق واحد من 
النجوم 


ولیس من العسير التفكير فى عدد من الحلول لهذا التناقض 
فلو أن النجوم على سبیل الثال ليست منتشرة على امتداد لا نهائی ولکنها" 
مجمعة بدلا من ذلك فى فقاعة مضخية تقع فى صورة آخری من الفضاء 
الفراغ اللا نهائى فسوف يكون من شأن کل الفائض من الاشعاعات“ٴ 
أن یتدفق للخارج فى هنا الفضاء » لو اعتبرنا أنه لن يتجه ای مٹھا 


ره 


130 


4 
1 


کت چ # 
3 7 * و ي ٭ 
¥ 
5 + یړ € 
۳ ۳ و 
2 # ۴ 
32 


٠-١ وکل‎ 


الكل ١ - ٥‏ : تناقض اولیرز ۰ لو كانت النجوم منتشرة فى الفضاء 
بلا نهاية وبكثافة منتظمة فسوف يصطدم خط البصی ٠‏ اينما اتجه » بواحد من 
هذه النجوم ٠‏ ولن یکون هناك مجال لوجود ابة منطقة مظلمة فى السماء 
وتجدر اللاحظة بانه رغم ان النجوم البعيدة تبدو اضعف بريقا فانها تظهر 
ايضا اقل حجما بنفس النسبة ومن شان كل نجم بالتالی ان يضىء 
المنطقة المحيطة يه بنفس شدة النور ولا كان عدد النجوم البعيدة يفوق 
كثيرا عدد تلك القريبة فان نسية المساحة الاجمالیة من السماء التى تحتلها 
كل النجوم عند مسافة معينة لن ترتهن بهذه المسافة ٠‏ وبالتالی لو كانت 
قوة ابصارنا تسمح يان تری اسافات بعيدة بدرجة كافية لرأينا السماء 
كلها مفطاة تماما بالتجوم ٠‏ لاذا اذن تبدو السماء مظلمة فى الليل ؟ 


گلداخل وبالطبم لم يكن ذلك هو النموذج الذى دار فى خلد 
كوبر نيكوس , لان النجوم بالقرب من حافة الفقاعة ستكون فى وضع خاص 
.وليس فى وضع نیطی عادى ( حيث انها ستواجه الفضاء الفارغ فى اتجاه 


.واحد فقط ) وینبغی فی هذه الحالة أن نعتبر أن وجودنا بالقرب من 
.مركز الفقاعة 2 وهو ما يقتضيه هذا المنطق » انما هو من قبيل الصدفة ٠‏ 


وكان نيوتن قد أشار قبل ذلك الى وجه اعتراض آخر أكثر أهمية فسن 
شأن قوة الجاذبية أن تشد النجوم الى بعضها ولو كان لفقاعة النجوم 
حافة فلابد أن يكون لها جوف » وبالتال سوف يكون من شأن النجوم 
:أن تسقط كلها فى هذا الجوف ٠‏ وما دام ذلك لم يحدث » فلابد أن تكون 
«النجوم منتشرة على امتداد لا نهائی 


7ص TAN‏ رک ۱ 200 
٦‏ ترچ و شرفت شا 3 کل 
N ١11‏ وی 70 شتا 0 رایپ 


۳ 2# ۱ 5 2 
2 ۱ يد 
کب * سے + > 
را ex‏ حم“ ۾ 
Eg ¥‏ ۷> 3# 
j» ١ «2‏ 
# ۰ پو ی 


الشكل ٢ - ٥‏ الكارئة الكونية ۰ لو كان الكون محدودا لصار له 
جوف ولكان من شانه ان دسقط داخل هذا الجوف تحت تاثير جاذبية 
النجوم ٠‏ ولقد كتب اسحق فیوتن فى سنة ١7947‏ يقول ان من شان مثل 
هذا الكون ان بسقط فى وسط ابکان وان يكؤن كتلة كرية واحدة ضخمة 
اما لو كانت المادة منتشرة بشکل منتظم خلال فضاء لا نهائی ۰۰۰ فسوف 
يتجمع بعض منها قى كتلة ۰۰۰ وبعض آخر فی كتلة آخری وهلم جرا 
وقد يكون هذا هو الاسلوب الذى تكونت به الشمس والنجوم ٠‏ 
وثمة حل آخر لتناقض أولبرز يختلف تماما عن سواه وقد جاء 
نتيجة ملحوظة طرحها بولتزمان حيث قال ان عدم التوازن الحالى فى 
الديناميكا الحرارية للكون نجم عن ذيذبة طارئة هائلة ( دورة يوانكاريه ‏ 
انظر القسم ۲ ” ) من ذلك النوع الذى يتكرر كل ۸۰۱۰ سنة ! 
وعلى مدى هذا الزمن 2 يحدث بين الحين والحين أن تتدفق تلقائیا کل 
الحرارة الموجودة فى الكون الى داخل النجوم وترفع حرارنها الى ملايين 
السرجاته ما ما نراه الآن فهو عملية ابطال ذاتى لمفعول تلك الذبذبة 
واعادة النجوم الى حالة التوازن مع الفضاء والتبریر المستمد من هذه 
الرواية لظلمة السماء فى الليل عو ببساطة أن كل الحرارة قف تدفقت 
الى داخل النجوم فى توافق تام وأما لاذا وقع الاختيار على الجنس رر 
البشرى ليشهد هذا الحدث بالخ الندرة ۰ قهو على وجه التحديد لان 
الكائنات الحية ‏ بيا فيها علماء الكونيياته ‏ تحتاج عدم التوازن"هذا 
( وجود ضوء الشمس على سبيل المثال )لتعيش 0 
۱2۷ 


7 
,والواقع أنه لا يمكن أخذ فكرة بولتزمان بمأخذ الجد فليس ثمة 
سیب يفسر لاذا ینبغی أن تتذیذب کل مناطق الکون معا من أجل اقامة 
ب لحياة على الأرض ۰ ولو كان عدم التوازن ' قد حدث بهذا ام و »> لکان. 
مسافات سحقة هن الكون والواقم ان ايان وقوع مثل هذه الذیذبه. 

الكونية يقل بدرجة فائقة عنه بالنسبة لأية ذبذية محلية 


وما كان الحل السليم لتناقض أولبرز ليخطر على بال أحد من علماء 
الفلك فى القرن التاسسع عشر وقد استوجب الأمر انتظاد وصوله 
التلسكوب ذى القطر البالغ مائة بوصة ء الى مرصه جبل ولسون بالولايات. 
المتحدة والتوصل الى اكتشاف جوهرى يوازى اکتشاف کوبر نيكوس 
لحل هذا اللغز 


ہ٥‏ - ٢۲‏ الكون التمدد 


وف عام۱۹۲۹ اعلن عالم الفلكالأمريكى ادوین هوبل 3015016 Edwin‏ 
( ۱۸۸۹ - ۱۹۵۲ ) بعض النتائج الستمدة من قیاسات آجراها على الضوه 
الوارد من مجرات سد ویفحص التردد فى التوزیم الطیفی لضوء 
هذه النجوم البعيدة تبين أن خطوط الطیف مزاحة صوب اللون الأحمر 
( وهو طرف التردد الضوئی الضعيف فی التوزيع الطيفى )۰ وقد اكتشف. 
هوبل أن هذه الازاحة الحمراء تتزاید بنسبة طردية مع بعد المجرة 
وقد شرحنا فى الباب الثانی كيف يمكن أن تحدث ازاحة للتردد الضوثى 
نتيجة تباعد مصدر الضوء ( تأثير دوبلر على سبيل المثال ) ومن 
الواضح أن الجرات الواقعة على مسافات كبيرة تبتعد عنا فى اطار نظام 
معين للحركة الكونية ؛ وكلما كانت المسافات أكبر كان الابتعاد أسرع 
والنتيجة التى لا بديل لها اذن هى أن الكون يمتد وكان من نتيجة هذا 
الاکتشاف غير المتوقع بالرة أن غير طبيعة موضوع علم الکونیات برمتهاء 
فان کونا متمددا يعنى انه کون متغير وبالتالى له تاریخ بل وقد تکون, 
له بداية ونهاية وقد عصف هذا الاكتشاف بكافة آنواع التناقضات من. 
قبيل تناقض أولبرز فلم يعد هناك سبب لان يخطر على بال احد أن. 
هذا الكون المتمدد يمكن أن يكون فی حالة توازن فى ديناميكيته الحرارية ٠‏ 

وبالاضافة الى ذلك 2 فقد فجر هذا التمدد احتمالا آخر مثيرا فاذا 
كان الكون يتحرك هل هو یخضم لبعض قوانين الحركة مثل قوانين 
نيوتن ؟ هل یبکن منطقیا أن نعتبر الكون كله جسما ديناميكيا واحدا 
ونعالج المسآلة على هذا الاساس ؟ 


۱۹۷ 


ان معظم أسس علم الكونيات الحديث قائمة على الافتراض بأن الاجابة 
على هذه الأسئلة هی نعم ومن ثم يفترض العلماء أن الحركة الشاملة 
للكون تخضم للقوانين ذاتها التى تحكم حركة مكوناته منفردة 


وتتمثل الخطوة التالية فى تقرير أى أنواع القوى ينظم الحركة 
الكونية وليس هناك سوى القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية 
التی تتسم بقدر من طول المدى يتيح امتداد فعاليتها عبر هذه السافات 
الضخمة ٠‏ وتتجاوز قوى الجاذبية فى الأجسام الضخمة القوى 
الكهرومغناطيسية فى شدتها ويفارقه كبير حتی على مستوى المجموعة 
الشمسية ٠‏ ولذلك نجد نظرية الحركة. فى الكون مستمدة من نظرية 
الحاذبية ٠‏ وكانت نظرية النسبية العامة » وقت أن حقق هوبل اكتشافه » 
قد ترسخت بالفعل کوصف مقبول للحركة تحت تاثير الجاذبية 
ومن ثم بدا الفیزیائیون پدرسون الديناميكا الكونية عن طريق بناء 
نماذج رياضية للكون من منطلق النسبية ٠‏ 

وفی الواقم كانت النسبية العامة قد طبقت بالفعل على علم 
الکونیات بواسطة ابنشتین ذاته قبل الاکتشاف الذى حققه هوبل ٠‏ 
ومن الغريب أن اينشتين اصیب بالفزع عندما وجد أن نظریته لا تنم 
الا عن آکوان متمددة أو منقبضة ۰ فلقد کان يسعى ۰ تمشیا مع الاعتقاد 
السبائد فى ذلك الوقت بان الکون مستقر لا يتغير » الى يناء نموذج 
استاتيكى للكون لا يتعرض للسقوط للداخل تحت تاثبر جاذييته الذاتية » 
أو للتمدد سعيا الى الفكاك منها ۰ بل لقد ذهب به الأمر الى تعديل النظرية 
العامة لتحقيق هذا المطلب » عن طريق اضافة قوة طرد كونية اضافية 
بهدف موازنة قوى الجاذبية النبعثة من النجوم 


وقد اختلف نموذج اينشتين عن النماذج الاسبتاتيكية السابقة 
المبنية على نظرية نيوتن بشان الجاذبية 2 فى سمة جديدة تماما ومثيرة ء 
حيث افترض أن الكون محدود ولکنه على هیثة واحدة فى كل مكان ء 
آی أنه کون محدد الحجم ولكن ليست له حافة ! وما كان لیتسنی التوصل 
الى مثل هذه الصورة الرهيبة باستخدام نموذج نيوتن للمكان والزمان ٠‏ 
أما الکان المنحنى وفقا لنظرية النسبية العامة قانه لا يتعارض مع هذه 
السمة وکنا قل أوردنا مثالا من هذا القبيل فی الباب الرايع مبٹیا عل 
التناظر مع سطح الكرة ثنائی البعد ‏ حيث يتصف السطح الکری بأنه 
محدد الابعاد ولكن ليس له حافة أو حسود فى أى اتجاه - انه بمثابة مكان ۱ 
محدد الأبعاد ولكن لا تحده حدود وفى اطاد نموذج اينشتين » یتسم 
الکان ثلائی الأبعاد بطبوغرافيا تمائل تلك التى تتصف بها الكرة ولکن 

2 


۹ 


TSAI 2 70112 ۵ 1:‏ 7 7 
و ا ام 2 121۱۷ ۱ 
N‏ کر ورس یت نا ایی 159 
سار 1 





شکل ۵- م 


الشكل ٣ - ٥‏ الرء بری قفاه یتسم نموذج اینشتین للكون بانه 
محدد فی حجمه ولكنه ليس محفوقا بحدوه » وبالتالى يمكن للضوء ان 
بدور حوله فى ای أتجاه ويعود الى نقطة بدايته ۰ ومن هذا المنطلق يمكن 
لشخص ل مجهن بتلسكوب قوى بدرجة كافية ) ان يرى قفاه ! ویمٹل السطح 
الکری شكلا هندسيا ثنائی البعد يتصف بهذه الخاصية الغريبة فيمائل 

بذكك نموذح اينشتين للكون ٭ 
خی ثلاثة آبعاد بالطبع بدلا من اثنين ومن ثم يتمثل نموذج اینشتین 
للكون فی أنه مكان ذو حجم محدد ولکن بلا حدود أو حافة ء والجرات 
موزعة فيه بشكل منتظم تمشیا مع المبدأ الکونی أى أن المكان » بدلا 
من أن يمتد للخارج بلا نهاية ۰ فانه ينغلق مع نفسه تماما مثلما يتصل 
سطح الكرة مع نفسه من الجهة الاخری بشكل مستدیر وذلك يعنى 
أنه لو انطلقت اشارة ضوئية من موقع فى أى اتجاه فسوف تعود الى نقطة 
الانطلاف ثانية من الاتجاه الضاد بعد أن تكون قد دارته حول الكون کله. 
ولاشك أن تصوير الكون على هيئة مغلقة محددة الحجم وفى 
الوقت نفسه بلا حدود ء يمثل بالتأكيد فكرة جديدة وغريبة ويجد 
الناس عادة بعض الصعوبة فى تصور مثل هذا الكيان ,2 وكان دائما یتردد 
السؤال التالى هاذا يوجد « خارج » مثل هذا الكيان محدود الحجم ؟ 
والاجابة على هذا السؤال هی أنه لا يمكن أن يكون هناك ها يسمى 
« بخارج » الكون وفقا لنموذج اینشتین لانه لو كان هناك « داخل » 
و » خارج » فلابد من وجود حدود بينهما ولا توجد مثل هذه الحدود 


۱۷. 


فى هذا النموذج ء فكل النقاط متکافثة تماما وليس منها ما عو قريب من 
< المركز » أو « الحافة » » فليس ثمة مركز أو حافة 


وكان أول من استخدم نظرية النسبية العامة لبناء سلسلة من 
النماذج الرياضية لكون متمدد هو خبير الارصاد الجوية الروسى الکسندر 
فريدمان تتتهتهةء2516 ع0 صورء41ة ( ۰۸۸۵ - ۱۹۲۰) الذى نشر أعماله 
خی عام ۱۹۲۲ ومازالت هذه النماذج تمثل الاطاد النظرى الرئيسى 
لمناقشة معظم جوانب علم الکونیات الحدیث وتتجسد السمة الرئيسية 
لاماذج فريدمان فى انها تفترض صفة الانتظام فى الفضاء وقد أشرنا 
آنفا الى أن مجموعات المجرات موزعة ء وفقا للمبدأ الکونی توزیصا 
منتظما فی الفضاء وحاء فريدمان وافترض أن المادة موزعة بانتظام دقيق, 
ثم حل معادلات اينشتين للنسبية العامة بناء على هذا التوزیم ليقف على 
شکل التخر الذى سيطرا على البنية الهندسية للمكان مع الزمان ٠‏ وسبب 
آلانتظام فان التغبر الوحید الذى بیکن أن بطرا على البنية الهندسية 
هو تغير شامل فى « القباس » ۰ ای اما تمدد أو انکماش بنفس العدل 
فى كل مکان 


ولفهم هذا التمدد بأسلوب بسيط يمكن الاستعانة بقطعة من 
المطاط ويصود الشكل ( ه  ٤‏ ) قطعة المطاط هذه وقد تغطت بنقط 
سودء موزعة بانتظام وتمثل هذه النقط الجرات ( أو بمعنى آدق 
مجموعات المجرات ) بينما تجسد قطعة المطاط الفضاء ويمكن تشبیه 
تہدد الكون بعملية شد أو اطالة قطعة الطاط ۰ ولكى يكون التمدد منتظما 
شغی أن یکون الشد متساویا فى كافة الاتجاعات وبالنسبة لجميع 
النقط * ومع تمدد قطعة الطاط تبتعد کل نقطة عن. جميع النقط الأخرى٠‏ 
ولو انخذنا من أية نقطة مرجعا ء فسنجد أن كافة النقط الأخرى تبتعد عنها 
بحیث تبدو كما لو كانت مركزا لاله تمدد عام غير أن ذلك لیس صحيحا 
بالمرة لاث كل النقط يمكن أن تکون هی هذه النقط الرجم فليس هناك 
مركز للتمدد وليس, هناك مركز للكون ولاشك أن قطعة المطاط » على 
نحو ما می مرسومة لها مركز ولكن يمكن التغلب على ذلك عن طريق 
زيادة مساحتها الى ما لا نهاية أو عن طريق. لفها على هيئة كرة 

وينبغى أيضا أن نفهم من هذا التماثل أن التمدد الكونى مستمد 
من نمدد الفضاء ر الکان ) ذاته الممثل بقطعة الظاط» ومن الخطأ أن بتصور 


من قبل ویمکن توصیف التغير قى البنية الهندسية عن طریق تخذید 


۱۷۱ 


4 


احد أنه ناجم عن هجرة الجرات الى الخارج صوب منطقة فراغ موجودة 


سام 


الشكل ٥‏ - > : تمدد المكان ٠‏ تتعرض قطعة من المطاط المغطاة بالنقط 
لعملية تمدد منتظم ٭ ولو اعتبرنا أية نقطة ء مثل النقطة (1 ) مرجعا ء فسنجد 
سائر النقط الأخرى تبتعد عنها - ومن شان النقط البعيدة أن تبتعد بسرعة اکبر 
من تلك القريبة ٠‏ وليس ثمة مركز للتمدد ولكن هناك فقط تغيرا شاملا فى 
المقياس بالنسية لجميع الابعاد ( كالمساقة ف على سبيل المثال ) ٠‏ 


السافة بين أية نقطتین نمطيتين* ولان التمدد منتظم فسوف يتغير مقياس. 
هذه المسافة بمعدل متساو أيا كانت النقطتان المختارتان ٠‏ وهذا یعنی آن. 
معدل التباعد بين نقطتين يتناسب طرديا مع المسافة بينهما ء تماما مثلما 
قال هوبل عن الجرات ٠‏ ويبعث هنا العامل وحده بعض الثقة فى أن 
واحدا من النماذج الرياضية التى وضعها فريدمان يشكل تجسیدا تقريبيا 
جيدا للبنية الكونية الحقيقية على النطاق الکبیں ولكن ای النماذج هو ٩‏ 
ثمة ثلائة نماذج محتملة مبينة فى الشكل ه ‏ ه الذى يمثل تغير عامل 
المقياس 2 وسنرمز اليه بالحرف ( ق ) ء مع الزمن ( ن ) 


ولكن قبل أن نناقش هذه النماذج بالتفصيل يجدر أن نتحدث. 
قليلا عن طبيعة الزمان المستخدم هنا ولعله قد تبين من البابين الثانی 
والرابع أن الزمان المسستخدم من جانب مراقب معين يرتهن بح ركته 
النسبية.وبمجال الجاذبية الذى يقع فيه فكيف يتسنى اذن بناء زمان 
مشترك ( ن ) لوصف مسلك الکون كله بینما يعد هو ذاته فی حالة 
حركة » علاوة على تغير مجال جاذبيته ؟ ومرة أخرى نجد الاجابة متعلقة 
بالبداً الكونى ٠‏ فلما کان الكون ( على النظاق الكبير ) يبدى على هيئة 
واحدة لو رصد من آية مجموعة مجرات . ولا كان التغير بالتمدد یتم 
بنفس العدل فى أى مكان ء فان التائبر على هعدل مرور الوقت يعد واحد1 
فى كافة المواقع ء شريطة ألا تكون آلة قياس الوقت بالطبع فى حالة حركة 
نسبية لمجموعة المجرات المحلية ء اذا كان ثمة مجال لوجود تأثير للتمدد 
الزمنى النسبى وتشكل الجرات فى كل مكان فشة من الأطر المرجعية 
المنميزة ‏ التى تتسم - بأن الكون يتمدد فيها معدل موحد فى كافة 


۱۷۲ 





شکل 0 ۵ 
الشکل ۵ - ۵ النماذج التی وضعها فرددمان للکون عندما یتمدد 
الکون ٠‏ فان حجم اية منطقة نمطية فى الفضاء بتزاید ویمٹل الرسم شکل 
هذا التزايد وفقا للاحتمالات الثلانة النی اکتشفها فریدمان ۰ وتبدا النحنیات 
الٹلاثة من نقطة الصفر ( ای ق = صفر ) ويتسم النعوذجان ۱ ۰ ۲ بانهما 
یتمددان الى مالاتهاية اما النموذج رقم ۳ فهو یتعرض للتباطؤ حتی یصل 
لرحلة التوقف التى يتبعها انقباض یعود به مرة ثانية الى العدم ۰ 


۲لاتجاهات ۰ وتيقل هذه الفثة المتميزة الجال النی سکن فی اطاره 
'المقارنة بين معدلات مرور الوقت ٠‏ فالآرض على سبیل الثال تتحرك ببطء 
« مقارنة بالضوء ) بالنسبة لجموعة الجرات الحلية وبالتالى يعد توقیت 
"الارض وسيلة دقيقة لقیاس زمان حالة الکون على النطاف الواسع على نحو 
ما یراها مراقب بعيد یتحرك مع مجموعته المجرية الحلية وفی القابل 
فمن شان الاحداث الكونية أن تبدى بمقياس زمنی مختلف دالنسمة لراقب 
یتحرك فى صاروخ بسرعة تزید كثيرا على سرعة الارض فمثل هذا 
الراقب لا ینتمی للمجموعة التميزة من الراقبین لان حرکته السريعة 
ستجعله يبدو » بالنسبة لبعض الجرات الوجودة فى اتجاه حرکته » كانه 
یقترب بدلا من أن يبتعد ٠‏ 

ويطلق .على مثلل هنا الزمان « الزمان الكونى > ولانه لحسن 
الطالع يتطابق الى درجة كبيرة مع التوقيت الأرضى » فانه يتيح لنا مقارنة 
ما جرى من احداث تاريخية على الارض مع شتی الأحداث الكونية 


ويوضح الجدول التالى هذه المقارنة » هما قد بساعد القارىء على تقد یبط 


الأطوال الزمنية الثى نتحدث عنها فى هذا الباب 3 
پا 


0۳ ¥ SNA € ۸ 
VY رایپ‎ 3 2 ID AIST) 
0 سار‎ 





6 


7 


«جدون ٠‏ ه - ١‏ ب تاريخ الكون الشکل الأعلى یوضح التاريخ العکسی 


ہ9 


03 بينما يبين الشکل الأسفل التاریخ الحارى منذ الانفحار العظیم 





السمة العمر بالسنين 
الثقافة التكنولوجية ٠6١‏ 
الحضارة ٠‏ 
نشأة الانسان ٥‏ ملايين 

نشاة الثدييات ٠‏ مليون 
نشأة الحياة على الأرض ۲ بلايين 

تكون الارض 6 بليون 
الکون ۰ 





الا نفحار العظیم 
ولو عدنا الآن الى نماذج فر يدمان » اله ان الامثلة الثلائة الوضحة 
فی الشکل ه 0 مستنتجه من حل معادلات آینشتین پنشتین مع اهمال ما تولده 


محتويات الكون من «.ضفط » ( وتشكل هذه الضغوط مصدرا للجاذبية 
وفقا للنسبية المامة ). ٠‏ و مثل ذلك درجة ثقریب جيدة فى المرخلة الحالية 
لان تأثير الجاذبية الناجم عن كتلة المادة فی الجرات یفوق كثيرا تأثير 
الضغوط الضعيفة فی الكون ( الناجمة أساسا عن الاشعاعات  )‏ ومن 


ك۷ 


السمات الهمة التى تتصف بها عذه النماذج أن معدل التمدد یدنافس 
بشكل منتظم مع الزمن وهذه سمة يتميز بها عدد كبير من النماذج. 
التى يفترض أن مسلك المحتويات المادية فيها يتسم بالاعتدال 
ومن الملاحظ أن كل المنحنيات المرسومة فى فى الشكل تنحنی 
تدریجیا لاسفل ويوضح السهم الموضع الذى يتكهن به العلمساء 
للعصر الحالى ۰ ويستتبع ذلك أن عامل المقياس ( م ) لابد أنه كان عند 
لحظة معينة فى الماضى ء يساوى صفرا وفقا لكل واحد من هذه التماذج 
ويعبر ذلك عن حقيقة طبيعية مؤداها أن المجرات التى نراها حاليا فى حركة 
تباعد كانت فى وقت من الاوقات قريبة تماما من بعضها ٠‏ وتحتاج النقطة 
المحددة » التمثلة فى حالة الکون بالقرب من الوضع ( م = صفر) ء بعض 
المناقشة ء وسوف نرجیء ذلك قليلا حتى نستكمل استعراض السمات. 


دلیل بيديستر تحلول فريدمان 


مقولة تفيد ما يعلى لابد أنه سيهبط ۱ ولكن هذا غير صحیح رحتی نيوتن قد 
عرف ذلك ثم اثبته انطلاق الصواريغ الى الفضاء - فلو أطلقت كتلة الى أعلى 
بسرعة كافية , فستفلت من الجاذبية الارضية ‏ ومن المعروف أن 


الطاقة الاجمالية = الطاقة الحركية + الطاقة الكامنة: = ثابت 
وبالنسبة للتناظر الكرى فان هذه المعادلة تتخذ الصورة التالية 
هك ١‏ 
ط = ل 4ع" ب ل ١‏ حيث هی معدل زيادة ( ف ) ویالتالی يمكن, 
ف 
( هط ) هى الطاقة الاجمالية الثابتة و ( ۵ ) ( ع ) هما كتلة المقذوف ومرعته على. 
التوالی ( ف ) هى مسافته من الارض و (ك )١‏ هی كتلة الارض * لاحظ أن ( ع )2 
حل هذه المعادلة بسهولة واستنتاج قيمة ( ف ) بدلالة الزمن ( ن ) ولو كانت ( ط ) 
موجبة نحصل على المنحنى رقم ( ١‏ ) فى الشكل ٥‏ - ۰ , ولو كانت سالية نحصل علی. 
المنحنى رقم ( ۴ ) اما لو كانت صفرا نحصل على المتحنى رقم ( ۲ ) 


وتماثل هذه الحلول البسيطة نماذج فريدهان للکون طبقا للحسابات القائمة: 
فى نظرية اينشتين للنسبية العامة - وهی أصعب نظرية فى الفيزياء من حيث الحل 
الرياضى ويفيد المنحنى رقم ( ١‏ ) بان الفرصة متاحة للكون ( وعو يناظر المقذوف 
وهى مختزن بعض الطاقة ويمثل المنحنى فى الحل الرياضى الوارد اعلاہ ) لان یفلت 
رقم )٢(‏ الحد الفاصل لامكانية افلات الكون .نما النصنی رقم (۳) فيعنى أن الک نہ 
( المقذوف ) لن يتمكن مق الافلات وسيهبط عائدا 0 


94 
رو 
مه" 


۷۱۷۰ 


4 


42 


ونیم لنا الشكل ( ه  ٥‏ ) أيضا التكهن بمستقيل الکون وهو 


4 
2 


يوضع أن هناك احتمالين محددين : فالمنحنيان )١(‏ و (۲) یبینان آن التمدد 
نپ 

ر الكونى سیستمر للابد ويمكن فهم السبب فی ذلك بالوسيلة البسيطة 
التالية ۰ 





شكل ۵- ۱ 


۷ الشکل ٠“ - ٥‏ البنیات الهندسية الحتملة للتمدد الكونى ‏ ومرة 
لخرى سنلجا الى استخدام لوحة ثنائية البعد لتمثیل بعض سمات الکان 
دلانی الابعاد ٠‏ وتمثل « البالونة التمددة » فى الشکل ( ۱ ) النموذج رقم 
(۲) للکون ( وفقا لنماذج فریدمان ) ء وهو النموذج الذی سیعود فى وقت 
ما الى الانقباض ۰ ویجسد الشکل از ب ) النموذج رقم (۲) « الستوی » 
( الاقنیدی ) ء الذی تعلمنا هندسته فى الدارس ۰ اما فى الشکل (چ) فان 
انحناء الکان يتجه « للخارج » على عکس الانهذاء « للداخل » الذی يتسم 
به الشکل ب( ۱ ) ۰ وهذا یعنی أن الکون فى الجالتین ( ب ) و ( ج ) سیبقی 
قي حالة تمدد الى ما لا نهاية ء اما ھی الحالة (۱ ) فان له مصيرا محددا ۰ 


وتتسم كثافة المادة فى النموذج رقم )١(‏ بأنها عل درجه من الضمآلة 
بحيث انه رغم الجاذبية الذاتية للکون التى تعمل على ابطاء عملية التمدد ء 
فانه بعد فترة زمنية معينة يصبح التمدد حرا بشکل شبه مطلق - وهذا 
يعنى أن الجرات قد أفلتت من تاثر جاذبية بعضها البعض وفى 
النموذج الثانی تتصف الكثافة بأنها كبيرة بدرجة تتيح استمرار عملية 
ابطاء التمدد الى الأبعد » ولكنها لاتصل الى حد أن توقف هذا التمدد تماما ٠‏ 
أما فى النموذج رقم (۲) فان الكثافة تكون عالية لدرجة آن عملية التمدد 
تتخذ عند قيمة قصوى ل ( م ) ء اتجاها عکسیا » حيث تعود الجرات الى 
التجمع مرة ثانية ء ثم يتقلص هذا الکون مشصل الفقاعة النيوتونية , 
وینکمش الى الداخل حتى يصل فى نهاية المطاف الى حالة ممائلة لوضعه 
عند بداية التمدد * 


۱۷۱ 


ويعرى السبب فى وجود ثلائه نماذج متباينة فى هذا الاطار ال أن 
البنية الهندسية للمكان فى الكون المنتظم يمكن أن تتخذ واحدا من ثلاثة 
أشكال مختلفة ۰ وتتمثل بشكل تقريبى هذه الصور للبنية الهندسية فى 
أن المكان يمكن أن ينحنى للداخل ,2 مثل حالة الكرة . أو للخارج مثل 
السرج أو يكون مستويا بالطريقة العادية ( انظر الشكل ٩ - ٥‏ ) 
ومن شان اكان فى حالة الكثافة المالية والنموذج الحتمل عودته 
للانقباض » بانه ينحنى للداخل وبان له حجما محدودا ء شأنه فى ذلك شأن 
نموذج أينشتين . غير أن ثمة وجه اختلاف يتمثل فى أن نموذج فریدمان 
هو عبارة عن مكان كرى يتمدد وينقبض كما لو كان بالونة تنتفخ بالهواء 
ثم تفرغ منه 

ويتسم المكان فى النموذج الذى يصوره المنحنى الأوسط رقم (۲) 
« المتحرر » رقم )١(‏ بالانحناء للخارج , وكلاهما يعد ذا حجم لانهائى ٠‏ 
وقد يجد الناس فى بعض الأحيان صعوبة فى تصور الكون على هيئة توزیع 
لانهائى لجرات فى حالة تمدد مستمر . فاذا كانت المجرات تملا الكان 
بالفعل ما الذى یبقی لها لتتمدد فيه ؟ ونرد على ذلك بأنه . ينبغى على 
القارىء ألا بنسى أن المجرات لا تتمدد خلال مكان ( فضاء ) ثابت ولكنها 
واقعة فى فضاء عو ذاته يتمدد ۰ أو يمكن القول ببساطة ان مقياس 
المسافات یتزاید فى كافة الاتجاهات ٠‏ 


۵ ۳ نشاة الكون ؟ 

واذا کان الكون بتمدد » فلابد أنه كان فى ا اضی أكثر انکماشا 
ویوضح الشكل ( ه  ٥‏ ) أن معامل مقیاس المسافات کان عند وقت معين 
فى الماضى متلاشيا ( م = صفر ) وتمئل هذه النقطة بداية التمدد بالنسبة 
لنماذج فریدمان ٠‏ ويرتهن الى حد ما التوقیت الدقيق لهذا الحدث 
بالنموذج المعنى من بين النماذج الثلائة ۰ وبقياس السرعة التى تبتعد بها 
عنا المجرات الجر عل با سن الان : بمكن حساب معدل التمدد 
وبالتالى يمكن تحدید الوضح الحالی للكون على نحو ما عو مبين فی 
الشكل ( ه ‏ ه ) * ومن الملاحظ فى هذا الشکل أن المسلك الأولى للنماذج 


الثلائة كان فى الواقم متمائلا الى حد كبير وأن الزمان المنقضى منذ عذہ * 


اللحظة رم = صفر ) يتراوح بين ٠١‏ بلايين و ۲۰ بليون سنة e‏ 
را 


VY الفھوم‎ 


7 


وماكدامت ( م ) هی مقياس المسافة بين أية مجرتین فالنقطة 
رم صفر ) تتناسب مع الوضع الذى تتلاقى فيه كافة الجرات وتتلائی 
فة كافة الاطوال والابعاد ولو وصلنا الى الحالة القصوی فان ذلك يعنى, 
7 ان کل حجم الفضاء الذی نراه ء حتی من خلال آقوی التلسکوبات سیتقلص. 
الى لا شىء بالرة 
ونستنتج من ذلك أن کل الادة فى هذا الکون الرئی ء والتی تشکل, 
حالیا الحرات يما تحتویه من ملاین النجوم والغبار والغاز والادة الوجودة 
فیما بين الجرات » کل ذلك كان عند هذه اللحظة مضفوطا فى نقطة واحدة. 
( بالمفهوم الرياضى ) ذات کنافه لانهائية ! وبسمی ذلك فى النسبية العامة 
الحديثة « الفذاذة » 34 :هلتاعصله ٠‏ ولقد تحدئنا عن الفذاذة فى الباب الرابع 
عندما كنا نناقش مس له الثقوب السوداء ۰ والواقع أن حالة نموذج 
فر یدمان للکون عند بداية التمدد تعد هى الحالة ذاتها عند مركز نموذج 
شفارز شیلد للثقب الأسود ولكن الى أية درجة من الجدية یمکن أن 
ناخذ بها مسألة الفذاذة ؟ ولعلنا نسترجم من الباب الرابع أن الفذاذة 
لم تكن فى حقيقة الامر جز من النظرية فلو وصلت کشسافة الادة الى 
قيمة لانهائية لن يبقى هناك مجال لاستخدام معادلات اينشتين لوصف 
الوضع بشکل سليم وان وجود الفذاذة فى نماذج فريدمان يقتضى أن. 
تتقوض النسبية العامة » بل ومن المحتمل أيضا أن يتقوض وصف الکان - 
الزمان ذاته : فى مرحلة مبكرة بدرجة ملائمة ومن العروف بالطيع أن. 
نظربة الكم بشان مجال الجاذبية لا تنطبق الا على الحالة التی .یعتبر فيها 
مقياس الابعاد ضثیلا بدرجة كافية ۰ وفى حالة الكون ء لايحدث ذلكه 
الا عندما تكون کل محتويات الكون المرئى متقلصة فى حجم نواة ذرية 
واحدة ومن شان ذلك أن يحدث بعد نحو ٠١‏ ۴ ثانية من بدابة 
التمدد والشىء الواضح هنا هو أن وصف المكان ‏ الزمان لا يمكن أن 
يستمر من خلال الفذاذة 
واذا لم يكن هناك مجال لوجود المكان ‏ الزمان عند الفذاذة ء 
فهذا يعنى أن النقطة ( م = صفر ) فى نماذج فريسمان تصف الوضم الذی 
انبعث فيه الکان - الزمان الى الوجود ٠‏ ويقودنا ذلك الى أن وجود الفذاذة 
فی نظرية فريدمان قد أدى الى ما نراه الآن من اعتقاد واسع النطاق بان 
بداية التمدد كانت هى لحظة نشاة الكون ۰ ولاشك ان الفذاذة تعا. حتى 
الآن أقرب شىء اكتشفه العلم الى عملية المجىء الى الوجود ولو كانت 
الفذاذة قد وقعت بالفعل بالاسلوب الوارد فى نماذج فر يدمان ۰ مع وصول 
كثافة المادة الى قيمة لانهائية , لاغلق ذلك الباب آمام استمرار الفيزياء ء 
أو امام استمرار التفکر الفيزيائى مس خلالها فی محاولة للوصول الى 


۱۷4۸ 


مراحل اکثر تمكيرا بالنسبة للكون وهنا يعنى أنه لايمكن التكهن بأى. 
شی ذى معنى طبيعى أو يمت بصلة لعلم الفيزياء » یسبق بداية التمدد 
وهذا شرط یتماشئی فيما يبدو مع مقتضيات عملية الخلق أو النشأة 


ولو التزمنا حرفیا بنماذج فريدمان 2 فسنجد أن كل المادة فى الکون». 
وليس المكان - الزمان فقط قد بعثت الى الوجود عند الفذاذة ولقد 
تصادف أن تكون الفذاذة هی النقطة الوحيدة التى يجيز فيها علماء 
الفيزياء المتخصصون فى الجسيمات الأولية شاء المادة الاصلیه وقد 
ذكرنا فى القسم ( 5 - 5 ) أن الجسيمات تحمل آنواعا مختلفة من. 
البطاقات وتحتفظ بها حتى لو تحولت من صنف ای آخر أو عندما تتکون 
فى ثنائيات ٠‏ وهذا يعنى أنه لا مجال لأن تتكون مادة بدون أن يتكون 
مقدار ممائل من المادة المضادة غير أن كل القوانين الفيزيائية من عذا 
القبيل تصبح باطلة عند الفذاذة وبالتال من الوارد فى عنم اللحظة أن 
تنشا المادة دون أن تكون مصحوبة بالمادة المضادة 


ومن السمات البارزة لهذا التصور العلمی لنشأة الکون آن عملية. 
الخلق شملت المادة وأيضا المكان ‏ الزمان برمته ويتناقض ذلك 
مع ما جاء فى التوراة بشان الخلق والذى يفيد بان الأشياء المادية قد 
خلقت فى عدم كان موجودا من قبل ١أما‏ الفهوم الذى نتحدث عنه فهو يفيد 
بانه قبل التمدد ليست المادة وحدها هي التی لم تكن موجودة » ولكن لم يكن. 
هناك أيضا مكان أو زمان وينبغى أن ننظر الى الفذاذة باعتبارها حدا 
زمنيا فاصلا لكل شىء ولذلك ٠‏ فلا مجال لان يطرح السؤال القائل 
ماذا حدث « قبل » الانفجار العظيم ء فكلمة « قبل » تقتضى وجود تر تیب 
زمنى ؛ وذلك أهر لا وجود له عند الفذاذة وينسحب الشىء ذاته على 
مسالة السببية ء حيث عادة ما يتساءل الناس عن السیب الذى أدى ال 
حدث الخلق ولا كان السبب یسبق دائما الحدث فهذا یقتضی مرة. 
أخرىوجود ترتيب زمنى وذلك أمر مرفوض علاوة على ذلك ٠‏ فان نفس 
فكرة وجود أسباب سایقة علی الحدث , تفقد معناعا لان الاعتبارات الزمنية 
لایمکن أن تمتد الى ما وراء الفذاذة ٠‏ وتوضے کل هذه الاعتبارات أن 
مفهوم حدث الخلق فى نظرية النسبية يعد على الصعيد الطبيعى اکٹسو 
عمقا بكثير عنه فى التوراة ‏ وسوف نعود مرة أخرى فى الباب السابع 


التناظر الزمنى فى الكون 43 


2 


الى تناول بعض الجوانب المتعلقة بالسببية والخلق فی ضوء تحليل عم 


ویتقبل معظم المشتغلين بعلم الكونيات هذا التفسير الذى اوردناء 
النماذج فریدمان ٠‏ آما النقطة الثار حولها الجدل نهى ء الى أى مدی یمکن 
:الو وق فى السمات البسطة لنماذج فريدمان کوصف للكون ا حقیقی 


وقد ذکرنا فی وقت سابق أن الضغوط فی الكون قد آهملت عند 
حساب النماذج التى نتحدث عنها هنا ومن سنن الطبيعة أنه عندما 
تتعرض مادة للانضخاط تتولد مقاومة داخلية تمنم مزیدا من الانضفاط 
.وقد نتوقع فى حالة الكون أن يكون من شأن مثل هذه المقاومة أن تحول 
دون الانكماش اللانهائى للكون عضدعھا تقترب قيمة ( م.) من الصفر 
.والواقع ان الضغط يصل الى قيمة بالغة فى المراحل الأولى من التمدد 
.وهرجم ذلك فى معظمه الى الاشماع فى الکون ۰ ولعلنا نتذکر آنه من شان 
الضوء أن یتزحزح صوب اللون الاحمر نتيجة التمدد وهذا یعنی أن 
الضوء فى الاضی كان آقرب الى الطرف الاخر من التدرج الطیفی ٠‏ أى من 
لتردد الأعلى وبالتال فهو آقرب الى الطاقة الأعلى غير أن الضوء من شانه 
أن يولد ضغطا یتناسب طرديا مع طاقته ( وثمة تجربة بسيطة تثبت أن 
الضوه بولد ضغطا . صحیح أنه بمقدار ضئيل ولكن له أهميته ٠‏ وتتمثل 
:هذه التجربة فى تسليط ضوہ بطارية قوية على طاحونة عوائية معلقة بشکل 
دقیق فى فراغ » والنتيجة هى أن الضوء سيؤدى الى دوران الطاحونة ) , 
:ونستنتج من ذلك أن الضغط الداجم عن الاشعاع بتولد بمعدل متزايد 
كلما كان التمدد فى مراحله الأول ٠‏ 


وقد ذكرنا آنفا أن الضغط يعد أيضا مصدرا للجاذبية وفقا لنظرية 
النسبية العامة ٠‏ والواقع أن الضغط الناجم عن الاشماع خلال المليون سنة 
:الأولى من التمدد أو نحو ذلك د كان يدلب عل کان اناد فى مدا جال ٠‏ 
«ونظر! للجاذبية الناجمة عن الضخط . لا مجال لان تتوقف عملية تقلص 
الکون ء بل انها فى الواقم تؤدى الى زيادة معدلها ( فيما عدا عند الاقتراب 
من م = صفر بالطبع حيث تؤدى الى ابطاء عملية الانقباض ) ۰ ويتبين 
نلنا من ذلك انه لايممسكن تجنب الفذاذة فی ماذج فريدمان لو اخذنا فى 
الحسبان بتائبرات الضغط 


كت 


وتوفر دراسة بعض النماذج الأخرى التى تٹسم بقدر أكبر من 
'العمومية مقارنة بنماذج فريدمان » مؤشرا یوضح بدرجة أو باخری الى ای 
.مدى. يمكن الاخذ بعين الاعتبار احتمال حدوث فناذة فى الكون الحقيقى 
.والواقع أن هذا الانتظام البدیم النى يعم كل مكان فى الكون يسكل واحدا 
من الالغاز الستعصية على الفهم فیما یتعلق بحالة هذا الکون » ويرجم 
-جانب من هذا الغموض الى أن کل نقطة فی هذا الکون التمدد محاطة بحافة 


۹۸۰ 


أفق , مثل تلك التى تحيط بالثقب الاسود , وهنه الحافة تحول دون وجود. 
أية اتصالات بالمرة بين المناطق التى تفصل بينها مسافات بعيدة يدرجة 
كافية ٠‏ وتقع حافة الافق التى تحيط بنا حاليا على بعد ۲۸۱۰ سيم > 
أى نحو عشرة بلايين سنة ضوئية ومن شان المادة عند هنه النقطة أن 
تبتعد عنا بسرعة تصل بدرجة أو باخری الى سرعة الضوء ( أى تصل الى حد۔ 
الزحزحة الممراء اللانهائية ) ٠‏ وبالتالى . لا مجال لوجود ای اتصال بيئنك 
وبين ای مكان فى الفضاء يقح الى أبعد من هذه النقطة ولا كانت حافة 
الافق هذه تتنامی مع الوقت فسوف يكون بوسمنا ذات يوم أن نرى المادة. 
التى تقع على مسافة تزيد على ۲۸۱۰ سم من الارض 


وعلى النقيض من ذلك ٠‏ كانت حافة الافق محدودة للغایة فى الازمنة 
المبكرة وتفيد نماذج فريدمان بان هله الحافة ء بعد ١4٠١‏ ثائية من 
بداية التمدد , كانت من الضآلة بمكان حتى ان حجمها لم يكن ليزيد عن. 
حجم الذرة ٠‏ 

ولا كانت مثل هذه المناطق المحدودة من الكون منفصلة عن بعضپا 
فى بداية التمدد , لم تكن ای منها « تعلم » شيشا عما يجرى فى المناطق. 
الأخرى » فكيف اذن كان من شان الكون المرئى برمته أن يتمدد 
بمعدل واحد ؟ * 


ویفید واحد من الردود المطروحة على هذا السؤال بان ذلك لم يحدسث 
أصلا ۰ والسيناريو البديل هو أن الكون قد بدا تمدده بشكل عشوائیٰ 
تماما الى أن ظهرت آليةها امتصت الخلل وأضفت الانتظام على مسلك 
الکون ٠‏ ويضفى الافتراض بوج ود فوضى تامة فى بداية الكون . وهو 
ما يتناقض تماما مع الافتراض العكسى بوجود انتظام تام فى هذا الوقت ء 
سمة اضافية تلقى بعض الترحيب وتتمثل فى أنه لم تكن ثمة حاجة لان 
ینشا الكون فى طل ظروف خاصة ۰ فلو امکن التوصل الى آلية مقنمة 
لامتصاص الفوضی وتخفيف حدتها فسوف تفتح الباب لمجال واسع من 
الاحتمالات بالنسبة لظروف النشےاة الأولى » وكلها يمكن ان تتمائى. 
مع ما وصل اليه الكون من ظروف حالية » وسوف نعود الى مناقضة تلك- 
السالة مرة ثانية فى الباب الساہم 


وقد طرحت عدة تصورات لآلية امتصاص الفوضی . منها على سبیل. 
المثال اللزوجة التى تكتسبها النيوترينات فى حالات الكثافة الفائقة 


وثمة تصور آخر يميل اليه بشدة علماء. الكونيات الروس ویتمئل في 


عملیة تكون الجسيمات ۰ وقد ناقشنا من قبل ء فى القسم ( 4 کے 


3A1 


6 


7 


كيف يمكن أن تتکون الثنائيات مس الحسیمات والجسیمات المضادة 
لو توفزت كمية من الطاقة تعادل ( ۲ ك ض٢‏ ) ويمكن أن تستمد هذه 
الطاقة من التأثيرات المدية فى مجال الجاذبية وتتيح هذه الآلية الفرصة 
لتکون ثنائيات الجسيمات والجسيمات الضادة من المكان الخالى الذحنی 
ذاته ويأتى رد الفعل الذى يتعرض له المكان نتيجة لعملية التكون ء 
فى صورة تخفيف وتسطيح للانحناءات وكلما كانت البنية الهندسية 
للمکان بعيدة عن الاستواء الذى یتسم به نموذج مينكوفسكى » كانت عملية 
انتاج الجسیمات: اکثر تشساطا وذلك یعنی أن الكون الذى كان بموج 
فى بداية تکونه بالحركة العشوائية للجسیمات قد شهد نتيجة لذلك 
عملية انتاج غزيرة للجسیمات كان من شانها أن عملت على اضفاء الاستواء 
على الاشیاء فى الاتجاه الذی أوصلها الى ما تتسم به الآن من انتظام 
بل من الوارد أن تكون کل الادة فى الکون قد نشأت بهذه الطريقة بدلا من 
الفذاذة ولو نحينا جانبا الحدل حول انتهاك قوانين الاحتفاظ « ببطاقة 
. الهوية » فى لحظة الفذاذة الاوی > فسوف نلاحظ أن هذه الطريقة الاخرة 
من شانها أن تسفر عن تکون الادة الضادة بنفس مقدار الادة » ولا بمثل 
ذلك مشکلة لو آمکن اکتشاف آلية تعمل على فصل الادة من الادة الضادة 
وبالتال تمنع نسية کبره منها من أن يلاثى بعضها پعضا وقد زعم 
الفيزيائى الفر نسی ر ۰ اومنیه مد .۴ على مدی سنوات 
بوجود مثل هذه الآلية , مستندا فى ذلك الى يعض الاعتبارات المستمدة 
من فيزياء الجسيمات الأولية ومن شأن مثل هذا الفصل أن يؤدى الى 
تكون بعض المجرات من المادة ومجرات آخری من الادة الضادة - وذلك 
تنظيم کونی آمن تماما لان الجرات نادرا ما تتصادم وانه لمن دواعى 
, الحكمة بالنسبة لرائد فضاء مغامر ء أن پتاکد قبل انطلاقه الى مجرة آخری 
ما اذا كانت هذه المجرة مكونة من نفس مادة مجرته ام لا ۰ وعلى أى 
الأحوال » وحتى ظهور نظريات أخرى تلقی مزيدا من الضوء على هذه 
+ الموضوعات وتبين الى أى هدى يمكن التعويل على سلامتها » علينا أن نختار 
بين احتمالين لاسلوب نشاة الکون فاما كان هناك تناظر بين المادة 
والمادة المضادة مع وجود حالة فوضوية أولية . أو كان التناظر متمثلا فى 
بداية مستوية سلسة مع عدم توازن المادة ٠‏ 


وقد يبدو للوهلة الأولى أن انطلاق عملية التكون فى ظل انتظام تام 
قد بوحى بعدم حدوث الفذاذة الأولية من الاصل ٠‏ فمن شأن هذه الفذاذة ء 
.وفقا لنموذج فريدمان » أن تحدث أينما تجمعت كل المادة مع بعضلها فى 
نقطة واحدة ولواتسمت الحركة بقدر فائق من العشوائية » فقد یتبدد 
احتمال حدوث هثل هذا التجمم غير أن جورج اليس فان 260۲86 


AY 


وستیفان ه وكينج Stephen Hawking)‏ ) ائبتا پاسلوب ریاضی باعر؛ يقوم 

على بعض الافتراضات النطقية القبونه تماما بشان مسلك المادة فى ظل 
الكثافة الفائقة , أنه لا مجال لتلافى حدوث فذاذة واحبدة على الأقل فى 
الکون » حتی لو جاء ذلك نتيجة ما يمكن أن يحدث من خروج على الانتظام 
.التام ولا توفر النظرية أية معلومة بشأن طبيعة الفذاذة ء أو يشان 
حالة الكون على مقربة منها » فيما عدا أن أى جسيم يصطدم بها سينتهى 
وجوده فى الکان سے الزمان الخاص بنا وتفيد دراسية. يعض النماذج 
غير المنتظمة وغير المتناظرة بان مسلك الكون » فى الماضى اليعيد > 
على مقربة من الفذاذة قد يكون بالغ التعقيد ء على النقيض تماما من التقدم 
التمددی السلس الذى تتسم به نمادج فريدمان 


ورغم أنه ليس من شان حالات الخروج على الانتظام أن تخلص 
'کوننا من احتمال حدوث فذاذة فى موقع ما من المكان ‏ الزمان ء فقد يحدث 
ألا « تصادف » معظم المادة فى الكون هذه الفذاذة ء بحيث انه رغم عمل 
:الکان - الزمان على تكوين « حافة » له , لايحدث بالضرورة ان تصطدم بها 
۔معظم المادة الموجودة فى الكون ٠‏ وتتسم الانفجارات من هذا القبيل يتدفق 
المادة من المجيط القريب من الفذاذة 2 بدرجة كثافة فائقة للغاية . ولكنها 
ليست لانهائية وتسمى مثل هذه الانفجارات (۵ممتنط۳۷) 4 


غير انه مازال ثمة احتمال لخرق نظرية هوكينج - اليس > لو ابتعد 
كثير! مسلك المادة عند درجات الكثافة الفائقة للغاية » عن التوقعات العامة. 
:ومع ذلك » فليس معروفا ما اذا كان من الوارد حدوث ضغط سالب أو طاقة 
:سالبة عند مرحلة ما ء وان كأنت السالة برمتها مستبعدة واذا كانت 
بیض الخصائص الكمية للمادة تسمح فى الواقع بتکون ضغوط سالبة فى 
.بعض الحالات ( وان كانت حالات مستنبطة ) » فان التماذج الكونية الحالية 
من الفذاذات وفقا لهذا التر تيب ء تعد بعيدة تماما عن الكون الحقيقى ٠‏ 


وعلى مستوى أعمق » قد يكون من شان التائبرات الكمية للمكان - 
الزمان ( مثل الجاذبية الكمية ) . بخلاف التأثيرات الكمية للمادة ء أن تحول 
دون تمدد الكون عند الفذاذة ء وذلك بان تعمل على سبيل المثال على أن 
< يرتد » الکون عند درحة کنافه عالیه بالقدر اللائم ٠‏ وقد سبق أن أشرنا 
فى الباب الرابع ال أنه ليست هناك حتی الان نظربة مرضية يشان الجاذبية 
الكمية . ولذلك یبقی هذا الاحتمال مجرد تکهن 


ارتداد کمی بشکل ما . فمن الطبیصی أن يثار السوال التالى ما هي بخالة 


۸۲۳ 


4 


ولو صح أن معظم المادة فى الكون لم تصادف الفذاذة ء أو كان هناك 


42 


الكونٍ اقیل » حدوث الارتداد ؟ وتأنی الاجاية من منطلق التناظر الزمنی 
الذی" ند نتسم به نظرية النسبية العامة ٠‏ وهی أن حركة الكون على النطاق. 
0 سبتکون فى ھنم الرحلة السابقة على الارتداد عکس ما هى عليه 

9 فى ال حلة الحالية ٠‏ وهذا يعنى أن الكون كان فى حالة انکماش قبل مرحلة 
التمدد الحالية وعلی مستوی أدنى ۰ فمن الوارد أن تکون تلك الرحلة 
السابقة الزعومة تتسم بوجود مجرات ونجوم واجرام فلكية اخجری 
وان كان كل ذلك مجرد تكهنات ۰ وسوف نتناول فى الباب القادم المفاهيم, 
الأوسع نطاقا لهذه التماذج 


وبما أن معظم علماء الكونيات » فى وقت تأليف هذا الكتاب ۔ 
كانوا متقبلين فيما يبدو فكرة الغذاذة التى طرحها فريدمان كوصف لعملية. 
الخلق الأول فى الكون الحقيقى ٠‏ یجسدر ينا أن نناقش فى ایجاز 
مسألة ها اذا كان من الوارد أن يهيىء الكون لنفسه هرة آخری « ظروف 
خلق » ممائلة للمرة الاوی ۰ وقد سبق أن شبهنا الفذاذة الأولى بتلك التی, 
تحدث فى جوف الثقب الاسودءغير أن ذلك ليس صحیحا الا فى جزء منه 
فقط ٠‏ ويمثل الانفجار العظيم فى الواقع معكوسا زمنیا للثقب الاسود ٠‏ ففی 
الحالة الأولى تنفجر المادة وتتدفق خارج الفذاذة ء اما فى الحالة الثانية: 
فهى تنقبض الى داخل الْفذاذة ء وأكثر من ذلك , فان حافة الافق التى تحیط 
بكافة المناطق فى الانفجار العظيم تعد العکوس الزمنی لحافة الافق المحيطة' 
یاه لثقب الاسود ولذلك فاذا كانت الفذاذة التى تحدث فی ھ رکز الثقب 
الاسو د لايمكن أن نراها من الخارج نان الفذاذة التی تحدث فى بداية 
التمدد الکونی تع « عارية » ء وهذا یصنی هن حيث البدا آنه بوصصا آن. 
ننظر ال داخل الکون وأن نعود زمنیا الى الوراء ( بسبب زمن رحلة انتقال. 
ااضوء ) لنری عملية الخلق 

غير أنه لا یمکن فى الواقع أن نری بالراجم الى ما قبل نحو ٩۱۰‏ سنة 
من بداية التمدد لان الواد الكونية قبل ذلك التاريخ كانت غير منفذة 
للاشعاعات ٠‏ وبالتالى لايمكن رؤيتها ومع ذلك يظل البدا الهم یتمٹل 
فى أن الکون هو منطقة من الکان - الزمان تقع فى المستقبسل السببى 
للفذاذة پحیث انه لايمكن بأى حال التنبژ بطبيعة الكون " ولايمكن لاحد. 
أن يتكهن ء ولا حتى من حيث البدا ء بما يمكن ان تسفر عنه الفناذة 
ويتلاءم ذلك مع ما حو مفهوم بشأن عدم التناظر الزمنى فى الكون والذى 
يفيد بشكل ما ( انظر الباب السادس ) بان الكون قد يدا يطريقة 
عشوائية ٠‏ 


NA 


٤ - ۰‏ الانفجار العظيم 


وبغض النظر عن الظروف الخاصة التعلقة بالمراحل المبكرة الأولى 
للتمدد ء تظل نماذج فريدمان هی الاساس الذى يعتمد عليه معظم علماء 
الكونيات فى دراسة الكون ٠‏ ولو تقبلنا الآن بصغة مؤقتة أن (م = صفر ). 
تمثل أحد البدائل البسيطة المقترحة لعملية الخلق الاولى » فسنجد أنه 
بوسعنا أن ندرس بقدر كبر من التفاصيل الأحداث التى شهدها الكون 
( وفقا لنماذج فريدمان ) فى هذه المواحل الأولى من التمدد ٠‏ ومازالت. 
يعض توابع هذه الأحداث تتجلى حتى الآن فى الکون ويمبكن رصدها .. 
وبالتالی پمکن تمحيص هذا النموذج البسيط باستخدام المعلومات المستقاة 
من الشواهد الختلفة واختبار مدی تلاؤمه مع المنطق وقد تبين أن. 
نموذج فريدمان یتسم بدرجة كبيرة من الممقولية رغم ما یتصف به من 
بساطة ٠‏ 


ورغم أنه لايمكن تطبيق الفيزياء المعروفة على اللحظات الأولى لنشاة 
الكون » أو حتى قبل تكون الجاذبية الكمية عند ٠١‏ - "؟ ثانية ء فبوسعنا 
أن نبنى نموذجا للكون بعد الميكروثانية الأولى أو نحو ذلك بحيث یمکن. 
وصفه بالنظريات المعروفة > بقدر معقول من الاطمتنان أما اللحظات. 
المبكرة للغاية التى بقل فيها عمر الكون عن الثانية الواحدة فمن المستبعد 
تماما تکوین رای یعتد به بشان الحالة الكونية فيها ٠‏ 
أن تسخن اذا تعرضت للانضغاط وأن تبرد مع التمدد ومن ثم يمكن. 
اعتبار الزحزحة الحمراء الشهيرة لموجات الضوء ء التى اكتشفها هوبل . 
مؤشرا عل انخفاض درجة حرارة الضوء نتيجة للتمدد الكونى ء وهذا يعنى. 
أن درجة حرارة الكون فى المراحل المبكرة للانفجار العظيم كانت بالغة بسببه 
الانضخاط الضخم ۰ ولذلك , عادة ما يطلق على محتويات الکون خلال هذا 
الوقت اسم « كرة اللهب الأولية < ( الات (primeval‏ 

ومن غير الوارد أن يكون أى من التكوينات التى نراعا فى الكون. 
حاليا ء مثل النجوم والمجرات . قد وجد فی كرة اللهب الأولية ۰ بل حتى 
الذرات ما كانت لتتحمل مثل هذه الظروف ولتفتتت تحت تأثير الضغوط. 
ودرجات الحرارة الفائقة وقد نتصور کر اللهب فى الراحل المبكرة ۲ 
الاول على هيثة سائل یتکون من خلیط من كافة آنواع الجسیمات الأولیف" 
انتفاعلة بشدة فيما بينها فى ظل توازن حراری پا 


9 


وندی بعض علماء الكونيات قدرا من التحفظ ازاء مناقشة حالة كرة 
اللهيبٌ فى الراحل الیکرة عن الميكرونانية 2 ولكننا سنبدا من هذا الوقت 
ای كانت درحه الحرارة فيه تناهز علیون ملیون درےة ورغم أن الجزء 
من اللیون من الثانية قد لایشکل شبیثا يذكر فی العرف البشری فانه 
.يمثل زمنا طویلا للغاية بمقیاس علم فیزیاء الجسیمات الاولیة ولا شك 
أن تلك اللحظات الخاطفه الأول المتسمة بالنشاط العنیف قد شهدت 
بر نادءجا حافلا فى خضم التفاعلات بين شتى الانواع الختلفة من الجسیمات. 
والتى مازال بعضها يشكل لغزا على المستوى المعملى ومازال الكثير من 
المعلومات المتعلقة يفيزياء الجسيمات الأولية فى هذه المراحل المبكرة 
غامضة ولکن بنهاية أول جزء من آلف من الثانية فی عمر الکون نحسب 
أن معظم الجسيمات الالوفة تكون قد تلاشت منذ وقت طويل (نسبیا بالطبع) 
نتيحة التفتت والاضمحلال ۰ انها لحظات مارقة مذعلة جليلة ٠‏ یمتلی: 
-فيها الكون بالبلايين تلو البلايين من الجسيمات الغريبة شم لا تلبث أن 
تختفى وريما لم يعد بعضها للظهور ذ فى الكون مرة آخری ! 


ومع تناقص درجة الحرارة سریما من ۱۲۱۰ درجة تدخل كرة 
اللهب ما یسمی بعصر اللبتون 6158© «مامم1 , ليبدا تكون الجسيمات 
المألوفة مثل البروتونات والنترونات والالکترونات وایضبسا الوو نات 
'والنيوترينات والاشعة الكهرومغناطيسية (على هيئة فوتونات أشعة جاما) . 
وكلها مختلطة ببعضها فى حالة توازن وكانت درجة حرارة الاشعاع عالية 
الدرجة أن الفرصة كانت ههيأة لتكون ثنائيات من الالکترونات / 
البوز بترونات ولا انخفضت درجة الحرارة اختفت الموونات أولا » وتلتها 
البوز بترونات وبعد مض نحو عشر وان تناقصت درجة الحرارة الى 
.يبضعة بلابين درجة وأصبح الجانب الاعظم من الجسيمات يتكون من 
البروتونات والنترونات والالكترونات المتبقية 


وتشهد هذه المرحلة بداية عصر جديد مهم يطلق عليه اسم عصر 
البلازما (Plasme era)‏ وتتسم هذه الر حلة با نخفاض درجة الحرارة 
بقدر يتيح للنترونات والبروتونات المتحركة بعنف بالغ ان تبدا فى الاتحاد 
التكون نواة الهليوم وبعض نوی الضوء الأخضری وتفيبد الحسابات 
التفصيلية بأن نحو ربع عدد البروتونات يشترك فی تكوين نوی الهليوم 
مع سبة بالغة الضآلة من الايتريوم والليئيوم ومن ثم يكون الهیلیوم 
غسبة تناهز /٠١‏ من النوى النحدرة من كرة اللهب ويظل الباقى نوی 
۔عیدورجین ( بروتون واحد ) * ويقترب هذا التوزيع بدرجة كبيرة من 
“الوضع الحالى الذى تغزر فيه هذه العناصر الخفيفة وعو ما يبعث بشدة 


VA 


على الربط بين كرة اللهب الاولية وواحد من « مصانع » انتساج العناص 
الشار اليها فى القسم ( ١.د ١‏ ) ولقد كان من قبيل التأكيد الرائم أن 
مجریات الأمور فى عصر البلازما فى الکون الحقيقى لم تكن بعيدة عما يمكن 
استنتاجه من نموذج كرة اللهب فى الکون الذى رسمه فریدمان 


وقد استمر عصر البلازما لنحو سیعمائه ألف سنه انخفضت خلالها 
درجة الحرارة الى نحو أريعة آلاف درحة ( أى أقل قلیلا من درحه حرارة 
سطح الشمس ) ہ وبدأت الالكترونات تتحد مع النوى لتكون الذرات 
العادية 2 وبعد ذلك صار الطريق واضحا لحدوث عمليات التكثف المحلية 
للمادة تحت تأثير الجاذبية ء حيث انفصلت كتل من الغاز فى حركة دورانیة 
لتكون مجموعات. وتقلصت تلك المجموعات ببط. لتكون المجرات ثم 
يعد ذلك النجوم والكواكب ٠‏ 

واستمر انخفاض حرارة كرة اللهب منذ دلك این بسبب اسثمرار 
التمدد الكونى . حتى وصلت الآن ء وبعد مضى حوالى عشرة بلاین سنة 
الى زهاء ثلاث درجات فوق الصفر المطلق ‏ وهی قيمة تقل عن درجة حرارة 
الغاز السائل ولاشك أن رصد هذا الوهج الضعیف المتضائل لكرة اللهب 
الاولية والذى توصل اليه الأمريكيان آرنوہئزیاس ‏ فعتهعمممتفق 
وروبرت ولسون ١11908‏ 8050635 فى عام ۵٥۵۶ء‏ لیعد من الاکتشافات 
العلمية الكبرى ‏ ويعرف هذا الوهج ماسم الخلفية الاشغاعية الكونية 
وقد انتقلت هذه « الحفرية ء للنشأة الملتهبة للكون عبر الفضاء يلا عائق 
تقريبا منذ انتهاء عصر البلازما » فقد کانت تفرع الأرض بصفة مستمرة 
من شتى أرحاء السماء ويبعث وحود هذه الحفرية ثقة کبرة فى .سلامه 
الأفكار العامة المتعلقة بالنموذج المتفق عليه للانفجار العظيم »> وبان الكون 
كان بالغ الكثافة وقت وقوع الانفجار منذ زهاء عشرة بلاین سنة ٠‏ 


ه ‏ ه الافکار غير التقليدية شان علم الكونيات 

ولقد استندنا فى كل ما أوردناه حتى الآن من مناقشة فى هذا الکتاب 
بشأن نشاه الكون الى نماذج فریدمان التلاثة الوضحه فى الشكل ( ۵-0 ): 
رہما مع بعض الاختلافات الكبيرة ة فى المراحل البکرة للغاية ٠‏ ویعزی ذلك 
الى أن هذا هو الرأى السنائد على کو واسع بين علماء الفلك وعساء 
الكونيات وقت كتاية هذا الكتاب * غير أن جانیا كبيرا من البيانات القائمة 
على المشاهدات الفلكية یتسم بطبیعة تجريبية وغالبا ما تكون منقوصة 
ولذلك فقد حدثت فى الاضی انقلابات ضخمة فى الآراء > وقد يتكرر دس 


ىا بالطبع لپ 
و 


6“ 


وتطرح بين الحين والحين نماذچ أحرى للکون تختلف اختلافا جذریا 
عن_اەوذج الانفجار العظيم ويقوم العديد من هذه الصور البديلة 
للكون اما على تعديل لنظرية اینشتین ين للنسبية العامة أو التخلى عنها تماما 
ر والاستماضة عنها اما بنظریة مختلفة للجاذبية أو سجموعة كاملة من المبادىء 
الجديدة ٠‏ وتعد نظرية الاستقرار واحدة من هذه البدائل ۰ وقد كان لها دقع 
كبير على علم الكونيات لبضع سنوات ٠‏ ولا تتضمن هله النظرية حدثا من 
قبيل الانفجار العظيم . ولذلك فهى تصطدم ببعض الدلائل من قبيل وجود 
الخلفية الاشعاعية الكونية . وأن الکون كان فى وقت ما فى الماضى كثيفا 
وساخنا » وسوف نناقش فى الباب التالى المقتضيات التى تفرضها نظرية 
الاستققرار على طبيعة الزمان ٠‏ 


ومن بي البدائل العديدة للنماذج غير التقليدية التى تقر يوجود 
انفجار عظيم . ريما كانت هناك فشتان فقط تستحقان الد تقوم الفئة 
الأول على ادخال عامل طرد كونى اضافى على معادلات اينشتين للنسبية 
العامة ء آما الفثة الثانية فتفترض أن معامل عجلة الجاذبية الثابت ری 
يتغير مع الزمان ۰ وقد آشرنا فى القسم ( ه ‏ ۲ ) الى أن اینشتین کان 
قد اقترح ادخال تعديل على مجموعة العادلات الاصلية للنسبية العامة 
من أجل بناء نموذج كونى یتسم بالاستقرار ء وذلك لان هوبل لم يكن 
قد اكتشيف بعد أن الكون فى حالة تمدد ٠‏ ورغم أن العادلات المعدلة كانت 
صالحة تماما لبيان الوصف الصحيم للجاذبية » كان لوجود هذا العامل 
الاضافى بعض النتائج الغرينة بل وغير المرضية على نحو ما يراها بعض 
علماء الكونيات ٠‏ ویتمثل التأثير الطبيعى للعامل الجديد المعنى 2 فى قوة 
طرد كونية موجودة فى كافة الانحاء ۰ وكان الأسلوب الذى لجا اليه 
آینشتن لبناء نموذج مستقر للكون عو الموازنة ہن هذا التاثير وقوة 
الجاذيية المنبعثة من الاد غير أن هذا الیزان الدقیق یتسم فى الراقع 
بعدم الاستقرار ۰ بحیث ان أى خلل بسيط- فى التوازن صیوّدی اما ال 
الانقباض أو الى التمدد غير الحدود * 


وثمة نماذج عديدة تتم بالتجانس والتمائل فى خصائصها 

وتتضمن مثل هذا التنافر الکوئی الذى يؤول فى نهاية الآمر الى ذلك النوع 
من التمدد غير المحدود ٠‏ ولا كانت قوة التنافر بين نقطتين تتصاعد فى 
الواقم كلما ازدادت المسافة بينهما » فمن شأن التمدد أن یعمل على مضاعفة 
هذا التنافر ٠‏ وبالتالى نجد الکون يتمدد بمعدل تصاعدى على عكس ما هو 
وارد فى الشےکل ( ۵ - ه ) ۱ وقد اقترح عالم الفلك الهولضدی 
ولیام دی ستير William de Sitter‏ (۱۸۷۲ - ۱۹۳) واحدا من مثل هذه 


۱۸۸ 


النماذج التى تتمدد بشكل تصاعدى » غير أنه كان نموذجا خاليا تماما من 
أبة مادة » مجرد فضاء فراغ متمدد !! 


وتتسم بعض النماذج الاخری ( وليس كلها ) ء التى تفترض وجود 
قوة تنافر كونية ء بان التمدد يبدأ عند نقطة انطلاق أولية (م = صفر ), 
مما يجملها مرشحة لحدوث انفجار عظيم ٠‏ ونذکر منها على وجه الخصوص 
نموذج ادینجتون - لوميتر ( نسية الى سير آرثر ادينجتون ورجل الدين 
البلجیکی جورج لوميتر 16۳810۳6 2605888)) الذى یتسم بنوع من المسلك 
يكتسى قدرا كبيرا من الأهمية ء یبدا هذا النموذج بالتمدد بنفس الطريقة 
العامة مثل نماذج فریدمان النمطية . مع ممدل تباطوّ ناجم عن تائبر 
الجاذبية النبعثة من المادة ۰ ومع الوقت هتغلب التنافر الكونى على قوة 
الجاذبية وينطلق التمدد الکونی التصاعدی بلا حدود ولكن خلال الفترة 
التى يتعادل فيها التاثيران يبقى الكون فى حالة تقترب من الاستقرار 
يمكن أن تطول هذه الفترة كيفما یشساء المرء وذلك عن طريق اختيار قیمة 
لقوة التنافر الكونى تقترب هن تلك التى اختارها اينشتين ن لبناء نموذج الكون 
الستقر وقد أعيد طرح نموذج انتوق لومیتن ملك عدة سنوات فى 
محاولة لايجاد تفسير للغزارة الفائقه التی ظهرت بها الاجسام الغريبة 
المعروفة باسم الكازار (quasars)‏ والتى صاحبتھا زحزحة حسرا: 
عالية ° 


وفى عام ۱۹۳۷ طرح بول ديراك الفیزیائی البریطانی الشهير الحاصل 
على جائزة نوبل ء فكرا مختلفا تمام الاختلاف بشان نشأة الکرن فقد 
استرعى انتباه ديراك ء شانه فى ذلك شان عالم الفلك سیر آرثر ادینجتون, 
ما بدو من تطابق متمثل فى أن الكون يفوق فى حجمه عن الالكترون 
پنفس النسبة الضخمة التى تزید بها الكهرباء على الجاذبية من حيث الشدة 
( ویصل هذا الرقم الى زهاء ٠0٠١‏ بالنسبة للالكترونات ) ٠‏ غير أن حجم 
الكون يتزايد بشكل مستمر » على نحو ما أوضحنا فى القسم ( © س 
و بالتال يبدو هذا التطابق عارضا ويعزى الى تصادف وجودنا فى هذا الوقت 
بالذات دون غيره ۰ سر کے مر ۲) تفسيرا لهذه 
الصادفة ۰ ولکن ديراك لم ینظر ال الصلاقة بين الکمیتن كمصبادفة 
عارضة » ٠‏ بل انه افترض انها علاقه مستمرة فى کل العصور والازمان ء 
ومن بين السیل التعی تکفل ذلك هو أن تتضاءل قوة الجاذيية مع الوقت ۰ 
ويقودنا ذلك الى کون يشبه النموذج الثانی لفريدمان ولكن يمعدل تمدد 
مضاعف ( ومن ثم فهو أقدر على الافلات من الجاذبية ) ء وبالتالى يقل عمے,: 
هذا الكون الى نصف عمر نموذج فريدمان ء مما يفجر مشكلة زمنیے*ء 


مت“ 


١85 


2 


4 
04 


لأننا لو سَلمنا بمعدل التمدد الحالى فهذا يعنى أن نموذج ديراك يقضى بان 
عمر.,الکون يقل عن عشرة بلايين سنه » بينما تفيد کل تقديرات وقیاسات 
..القطور بان المجرة كانت موجودة قبل عشرة بلايين سنة على الاقل ومع 
7 ذلك فقد قام .باسكوال جوردان (7305388 [۳8۵08) وقيما بعد كارل برائز 
Carl Brans‏ وروبرت ديك ]1ء[0 امام بتطوير فكرة ديراك 
وتحویلها الى نظرية كاملة مازالت تشکل منافسة لنظرية اينشتين 


زانطلاقا من نظرية أخرى مختلفة تماما توصل عالم الفلك البریطانی 
فريد عویل Hoyle‏ 860 وزميله الهندى جسایانت نارليكار 
2811187 غأسوطقل - الى نظرية للجاذبية على درجة كبيرة من التمائل مع 
سسابقتھا وتتسم بان عجلة الجاذبية ترتهن أيضا بالزمان وبان كتلة 
الجسيمات تستنتج من التفاعل مع المادة البعيدة » بنفس أسلوب ماخ 
علاوة على ذلك فقد أدخل ديراك ذاته مؤخراء وهو يناهز الخامسة والسبعين 
من عمره ء تعديلات على الافکار التى كان قد طرحها فى عام ۱۹۳۷ وحولها 
الى نظرية كاملة من قبيل نظرية برائز - ديك ء وتوصل بذلك الى نتائج 
مختلفة عما حققه فى أعماله السابقة وتتعرض كل هنه النظرياته 
للتمحيص نتيجة ما يتحقق من مك اهدات فى المجموعة الشمسية ومن 
قياسات لحركة الكواكب , والتی قد يتعين ادخال تعديل طفيف علیها فى 
حالة تبين تناقص معامل الجاذبية بمعدل بطىء ومن المتوقع أن تسفر 
الملشاهدات الجارية على مدی السنوات القليلة القادمة عن کشف أى تغير 
ملموس فى قيمة عجلة الجاذبية (ج ) ۰ 





1۹۰ 


TLIC.” 


الاب الساد را 


“ma kta en 





۱11 ۹ 0 YY 





4 د4 


الها 





١ - 1‏ الکون غير الستقر 


وقد آوضحنا فى الاب الثالث أن قوانين الفيزياء لا تميز بين 
اتجاهات الزمن واذا كان عدم التنظر الزمنى 7 من السمات البارزة 
غى حیاتنا اليومية حيث يتجلى فى عدد كبير من الظواهر المختلفة مثل 
مسلك الغازات وتبدد الحرارة وانتشار الوجات فلا مجال لأن بصزی الى 
ای من الخصائص الاصيلة للمنظومة العنية وبفضل الاسلوب العشوائی 
فى تکون التظومات الفرعية , فان عدم التناظر الزمنی یفرض فى جمیع 
الأحوال من خارج الناطق شبه العزولة فی-الکون والتی تنفصل عن البيثة 
الاساسية فى ظل حالة من عدم التوازن 


ونفيد الدراسة المتأنية بأن معظم المنظومات الفرعية تنتمى الى سلسلة 
حرمية ما ء ویعد مثال مکعب الثلج المشار اليه فى القسم ( ۲ - )١‏ تجسيدا 
جيدا لذلك فعندما یوضع مكعب من الثلج فى كوب به ماه فى درجة 
الغليان تتكون بذلك منظومة فرعية وينشبا عدم تناظر زمنی لان حالة 
الانتروسيا المبخفضة لحتوبات الکوب ستتجول. 0 على آرجع الاحتمالات ء 
ال حالة من التوازن نتيجة تكون مياه دافثة منتظمة البرازة لقد نشا 
عدم التناظر الزمنى وفرض على المنظومة بسبب ذات العامل الذى آوجده 
أى بسبب عشوائية عملية التکون ولیس لانها وقعت فى بداية عملية 
تذہذب بالغة الندرة والسؤال الآن هو كيف تحقق عدم التوازن الذى 
ماح أصلا تکون عنصری محتوق الکوب يدر جتى حرارة مختلفتیٰ ؟ وقد 
تكون الاجاية فى هذه الح له ھی « الثلاحة » »> والثلاجة هنا تعد دمتابة 
منظومة فرعية تستهلك طاقة لتبقی على الدوام فى حبالة عدم توازن 
وتعد عملية التغذية بالطاقة هى الاخری منظومة فرعية للسبب, التالى 
یقتضی توليد الطاقة وجود عملية احتراق لنوع ما من الوقود ( زیت أو فحم 
على سبيل الثال ) وتتكون بذلك منظومة تتسم بدرجة عنيفة من عدم 
التوازن ولكن سرعان ما نتحول هذه المنظومة الى التوازن يسبب الاحتراق 


فالوقود الحفرى على سبيل الثال مصدره بیولوجی وتتسم كل المنظوهات 


۱۹۳  موهفملا‎ 


6 


ویر نهن عدم توازن الوقود بالاسلوب الذى تکون به هذا الوقود أصلا 3 


42 


الغرعية البي و لوجية پانھا تعمل فى ظل حاله من عدم التوازن الشدید 
وتفتمد فى بقاء هذه الحالة على ۶ ضوء الشمس وحرارتها ولا شىء غير ذلك 

ا وهنا بعنی ان الشمس لو انطفأت فسوف تتوقف کل صور الحياة على 
الأارض 


وترتهن كذلك طاقه الرياح وطاقة الموجسات على الاشعاع الشمسی 
دون غيره » حيث يرجع مصدرهما الى عدم التوازن الذى یتسم به الغلاف 
الجوى للأرض والناجم عن التوزيع غير النتظم للاشعة الساقطة على 
سطح الارض ولو تفكر المرء قليلا فسوف يكتشف أن معظم حالات عدم 
التناظر الزمنى على الارض مصدرها هو عدم توازن « الضوء الشمسی » 
هذا . ومن أمثلة تلك الحالات الانشطة البيولوجية كلها والموث وذويان 
الثلوج والعواصف الكهربية والتيارات المائية فى المحيطات 


غير ان هناك بعض ظواهر عدم التناظر التی لاتعزى الى الضوء 
الشمسى وحده ء مثل ظواهر ثورة البراکین والمد والجزر وكلها تاتی 
( الى حد ما على الأقل ) نتيجة « اعادة ترتیب » فى تاثیر الجاذبية ٠‏ علاوة 
على ذلك , ٠‏ تتسم شتی شتى أنواع العناصر المشعة بأنها فى حالة عدم توازن بين ۰ 
و نکته‌ی مصدرها قدرا من الاهمبه وسوف نتناوله الآن بالمناقشة بشیە: من 
التفصیل ٠‏ 

وقد تحدثنا فى القسم ( ه ‏ ۱ ) عن وجود مصنم کونی لانتاج 
النوی الذرية العقدة ,ومن الصور القترحة ثل هذا الصنع كرة اللهب 
الوجودة فى الانفجار العظیم ء غير أن السابات آظهرت أن نسبة انتاج 
العناصر الثقيلة بهذه الطريقة لا تتناسب مع ما نراه حالیا من نسب غزيرة 
لهذه العناصر » ولا كان من المستبعد أن تکون النوی المقدة قد تکونت 
فى وقت الانفجار العظیم ء فلاید آنها نشات بعد ذلك فى مکان ما . فاین 
یقم هذا اكان ؟ ومن الاماکن القترحة لهذه الهمة ما آشرنا اايه آنفا وهو 
جوف النجوم » حیث تکون عملية بناه العناصر مسئولة عن عملية تحریر 
الطاقة التی توفر الضوء النجمی وثمة اعتقاد سائد حالیا بصفة عامة بان 
النجوم الثقيلة تمثل الصنم الرئیسی لانتاج العناصر المضدة » ویتم 
السیناریو بصورة تقریبیة على النحو التالى تبدا النجوم عادة من 
الهيدروجين حيث تتم تدر بجا عملية اندماج لذرات هذا الغاز لتتکون ذرات 
الهليوم وذلك خلال مرحلة استقرار هادثة ( وتعد شمسنا حاليا فى 
منتصف هذه المرحلة ) دمع الوقت نرتفم درجة حرارة الهليوم بدرجة 
كافية تتیح بناء عناصر أكثر د تعقیدا ( وبصفة أساسية الكربون ) 
وتستمر هذه العملية بشكل تصاعدی وكلما انتقلت العناصر من مرحلة 


۱۹4 


لرحلة ازداد تعقيد بنیتھا ۰۰ وتتسم تفاصيل هذه السلسلة من التفاعلات 
بانها بالغة التعقيد ومی تدخل فى اختصاص علم الفیزیاه النووية 
ومع مرور الوقت تتکون فى هذه النجوم نسبة صغيرة من العناصر الثقيلة ء 
وتعد العناصر الاکٹر ثقلا ( مثل الیورانیوم 1 بمثابة « خسارة » فى طاقة 
النجم لان نوی هذه العناصر تحرر الطاقة اذا تعرضت للانشطار ۰ بخلاف 
الع اصر الخفيفة التى تولد الطاقة خلال عملية عكسية هى عملية 
الاندماج ۰ 


والسؤال المطروح الآن هو كيف يتسنى خروج هذه العناصر الثقيلة 
الى المناطق المحيطة فى المجرة ؟ ء ومن الآليات الشهودة فى هذا المجال تبرز 
الانفجارات السوبر نوفا 5112062792078 , وهی انفجارات مروعة جبارة 
تفتت الجانب الاعظم من النجم وتعصف بمحتوياته وتحرر مقدارا من 
الطاقة يصل الى ملايين مثل المعدل المنتظم المنبعث من النجم على عيئة ضوء 
ولحسن الطالع » فان مثل هذه الأحداث تعد پالغة الندرة » ويعتقد أن أحد 
هذه الانفجارات السبوبرنوفا وقم - فيما مضى فى مجرتنا ورصده علماء 
الفلك الصینیون فى عام ٠١55‏ على هيئة نجم يسطع بنفس درجة بريق 
كوكب مثل الزهرة 8ات۷ وقد بدأ هذا البريق الساطع يخبو بعد 
بضعة يام ۰ أما ما تبقى من هذا النجم حاليا فهو جسم غير منتظم الشكل 
يطلق عليه اسم سديم المقرب (Crab nebula)‏ > ويتكون من كتلة من 
الغاز تندفع بسرعة فائقة من جسم صغير یقم بالقرب من مركز السديم ء 
ويعتقد أنه نجم نترونی ٠‏ 


وہما أن مثل هذه النجوم الندثرة قد لفظت عناصرها الثقيلة بهذه 
الطريقة وعصفت بها الى المجرة قانها تكون بذلك قد زودت هذه الميئة 
مکمیات طفيفة من الادة التى تدخل بعد ذلك فى تكوين جيل جديد من 
النجوم الغنية بهذه العناصر الجديدة , وتتوالى المسألة من جيل الى جيل 
ولا يزيد عمر شمسنا عن نصف عمر الكون أو آقل ولذلك فقد كانت 
هناك فسحة كبيرة من الوقت لحدوث مثل هذه الانفجارات - مهما كانت 
نادرة - وبالتالى لتزود المجرة بكل ما نراه حولنا من عناصر ثقيلة وانه 
لیبعث على الدهشة أن الکربون ( وهو من العناصر الأساسية للحياة 
الارضية ) الموجود فى الجسم البشرى ما هو الا الحطام الناجم عن النهابهية 5 
العنيفة التى تعرضت لها أجيال سابقة من النجوم فى العصور الماضبية 


ره 


۱۹۰ 


ے0 


,وقی اطار هذه الصورة لاسلوب تكون العناصر وتوزيعها فان عدم 
+لتواژن الذى تتسم به العناصر الشعة على الأرض ‏ والذى يؤدى ال 
يتحر یر بعض الطاقه الستخدمهة فى تولید ما نستخدمه من كهر باء - یعزی 
الى الظروف السائدة فى جوف النجوم الميتة منذ آمد بعید ومن ثم . فان 
.معظم عدم التوازن المحيط بنا والذى یتیع لبيئتنا أن تتغير مع الزمان 
بعزی وج ودہ بطریقة 20 بأخرى الى عملية تكون الشمس والنجوم 
وتطورها ۰ ويتكرر هذا الاطار برمته فی الکون كله ٠‏ وبالتالى نعيش الکون 
فى ظل حالة من عدم الاستقرار مع ورجود نطاقات شاسعة من الفر ان 
البارد الذى تتخلله النجوم البيضاء الساخنة الموزعة بشکل عشصوائی 
ومن شأن محطات توليد ااطاقة الضخمة هذه أن تبث بصفة مستمرة الضوء 
«النجمى فى محاولة لاعادة التوازن وتحقيق الاتزان الحرارى 
ولقد أشرنا فى القسم ( ه - ١‏ ) الى عدم توازن الديناميكا الحرارية 
فى الكون والذى يتصل ہما يعرف باسم تناقض آولبرز غير أن هذا 
التناقض ما أن يوجد له سبیلا للحل حتى يلوح تناقض آخر ء اذ كيف حدث 
أصلا أن اكتسى الكون هذه الحالة من عدم الاستقرار ؟ وهذا هو السؤال 
ذاته الذى واجهناه بالنسبة للمنظومات الفرعية ء غير أننا لانستطيع هنه 
«المرة أن نتعلل فى اجابتنا بالتدخلات الخارجية لان الأمر يتعلق هنا 
بالكون كله , وبالتالى لیس هناك « شىء خارجى » يمكن أن « يتدخل » 


ويمكن بالطبع تقويض المسألة من أساسها بان نزعم ببساطة أن 
الكون نشا بهذه الحالة من عدم التوازن منذ اللحظة الأولى للانفجار 
العظيم بيد أن هذا الرد له سمتان داحضتان ء واحدة فلسفية والاخری 
فيز بائية أولا من مهام العلم والعلماء توفير التفسيراته لا نتسم به 
“البيئة من سمات وخصائص , والقول بآن الامور هى على هذا الحال أو ذاك 
لأنها نشات كذلك , لا يشكل تفسيرا وثانيا لان هناك دلالات قوية 
مثل الاشعاع الحرارى الخلفى الکونی تفيد بأن الكون كان فى حالة 
توازن حراری فى وقت ما فى الماضى ء ولو كان ذلك حقيقيا ء فكيف نشا 
.ما نراه حاليا من عدم توازن ؟ كيف يمكن أن يتحول نظام كونى مستقر 
الى نظام غير مستقر ؟ نحن نعلم أن القوازن مرتبط بالحد الأقصى من 
الانتروبيا أو عدم الانتظام فكيف يمكن أن يتحول کون يموج بالفوضی 
.وعدم الانتظام الى کون مر تب منظم وفى الوقت الذی علمتنا فيه التجازب 
أن النظام قد يفسح المجال للفوضى ولکن العكس غير صحيح ؟ 


۲٦ 


وللرد على هذا السؤال ينبغى أن نعود مرة أخرى الى ا مراحل الاول۔ 
البکرة للتمدد وأن ندرس بدقة بعض العمليات الجارية فى كرة اللهب 
الاو ی 


وينبغى أولا أن نفهم طبيعة عدم الاستقرار الكونى بمزيد من۔ 
التفصيل : ينتج عدم الاستقرار هذا ( فى جانب كبير منه على الأقل ) من 
الضوء النجمى ٠‏ تعد عملية انشطار نوى العناصر الثقيلة فى جوف النجوم 
هى مصدر الطاقة الاشعاعية وعندما يندمج اثنان من نوی العناصر. 
الخفيفة فان جانبا من الكتلة الاجمالية يتحول يضا الى طاقة اشعاعية. 
( وفقا لقانون اينشتين ط = ك ض۲ ) ء وتتسرب هذه الطاقة ببط« من 
خلال الطبقات الخارجية للنجم الى الفضاء وتمثل هذه العملية زيادة فى. 
الانتروبيا لآن الطاقة التى كانت حبيسة النوى تحررت وانطلقت فى 
الفضاء ء ويعد ذلك يمثاية زيادة فی الفوضى ما النوی الندمجة فقد 
اكتسبت بتخلصها من بعض الطاقه قدرا أكبر من الاستقرار 

ویعد مبدأ اكتساب قدر من الاستقرار عن طريق التخلص من يعض. 
الطاقه مبدأ عاما الى حد كبير ٠‏ فلو درسنا حالة كرة موضوعه على قمه 
مرتفع ( انظر الشكل 1 ١‏ ) فسنجد أنها تتسم بعدم الاستقرار 
فلو تعرضت لابة حركة طفيفة فسوف تنحدر الى اسفل . مما یکسبھا طاقة 
حركية على حساب طاقتها الكامنة الناجمة عن الجاذبية ( ويمكن توضيحها 
بانها الطاقة اللازمة لاعادتها الى قمة الرتفع ) ۰ ومن شان السرعة المكتسية- 
أن تجعل الكرة تعبر الوادى ثم تصعد على الجانب الآخر من المرتفع 
غير آنها ستفقد بعضا من طاقتها نتيجة الاحتكاك مع الأرض ومقاومة الهواء . 
وستتحول هذه الطاقة المفقودة الى حرارة تتسرب الى البيثة المحيطة طبقا 
للقانون الثانى فى الدینامیکا الحرارية هما يرفع الانتروبيا وهكذا 
ستفقد الكرة شیٹا فشيئا طاقتها مع رواحهما وغدوها حتى تستقر فی. 
النهاية فی قاع الوادى » وبالتالى » فان ما كان لدى الكرة من طاقة على قمة 
الرتفع راح ثمنا لحالة الاستقرار النى اکتسبتها الكرة فى قاع الوادى 
لقد تحول النشاط المنظم للكرة الى نشسماط غير منظم ( على هيئة حرارة » 
تتمثل فى التحركات الذرية » ہما بتلاءم مع قانون زيادة الانتروبیا 


و ا یہنا ۲ 
مش حور کس یف رر ہک | ۳۶ 5 
SESE‏ ۱۹۷ 


الشكل ١‏ ۱ : عدم الاستقرار ۰ تتسم الكرة الموضوعة اعلى المرتفع 
بعدم الاستقرار 2 حيث ان ای خلل طفيف سيجعلها تنصدر تحت تالير 
الجاذبية ومع حركة الفدو والرواح سوف تفقد الكرة طاقتها ( نتيجة 

الاحتكاك ) الى ان تستقر فى قاع الوادى ٠‏ 
ويمكن كذلك استخدام مثل الكرة لشرح مغهوم « شبه الاستقرار » 
(metastability)‏ بصورة سهلة ۰ فلو أن قمة الرتفع بها حفرة 
صغيرة ( انظر الشكل ۲-١‏ ) ووضعت الكرة فی هذه الحفرة انيا 
ستكتسب نوعا من الاستقرار المحلى لأنها لو نعرضت لخلل طفيف لن تخرج 
من الحفرة » فلو تحرکت قليلا الى أحد الاجناب فسوف تعود الى الاستقرار 
فى مكانها , أما لو تعرضت لدفعة قوية فسوف تخرج من الحفرة ثم ننحدر 
الى أسفل الرتفع ويقال للكرة فى الكفرة انهالة فى حالة 

« شبه مستقرة » * 





¬ 


الشكل ٦‏ - ۲ شبه الاستقرار ۰ تحتمى الكرة هن الانحدار خلف 
ساتر صغير ٠‏ ورغم انها فى حالة توازن ۰ الا انه استقرار نسبی ء نها 
لو تعرضت لدفعة قوية فسوف ترتقع فوق الساتر ثم تتحدر الى الوادی ٠‏ 
وتقترب هذه الحالة من الوضع فی الفيزياء النووية حيث يمثل الساتر التنافر 
الكهربى بين البروتونات ء اما انوادی فهو يجسد ما تتسم به النواة من 
جاذبية قوية ولكنها قصيرة المدى ۰ وبالتالى ٠‏ لو ان بروتونا اصطدم بالنواة 
بسرعة كافية فسوف یتغلب على الحاجز الکهربی ا( او يخترقه ) ویسقط داخل 
التواة ء فاقدا طاقته على هيلة اشعة جاما ٠‏ 

۱۹۶4+ 


ولعلنا نستعیض الآن عن الكرة بنواة واحدة من الذرات الخفيفة ء 
ولتكن على سبيل التدقيق نواة عيدروجين , وعن جاذبية الارض ( التى 
تشد الكرة الى أسفل المرتفع ) بقوة الجاذبية الشديدة لاية نواة آخری 
والآن ء ماذا يحدث لو اقتربت النواتان من بعضهما بقدر كاف ؟ ان البروتون 
(نواة الهيدروجين) يريد أن « ينحدر » الى داخل النواة الجاذبة (الوادى) 
ورہما كان له ما أراد لولا انه مشحون کھربیسا ء حيث تتعرض هذه 
الشحنة لمقاومة شديدة من جانب الشحنات المماثلة التي تحملها كل 
البروتونات فى النواة الاخری ورغم أن قوة الجذب النووى تعد أشد 
م اا الا إن سان تالو کے ا یر ےا مسر 
بالغة فى الاقتراب بقدر یتیح له الدخول فى هذا المجال ومن ثم السقوط 
داخل النواة ٠‏ وبالتالى يعد اليروتون فى حالة شبه استقرار لائه ممنوع 
من السقوط داخل النواة بواسطة حاجز كهربى ولو تعرض البروتون 
لدفعة ضعيفة فسوف پرتد ثانيا » ولكن لو كانت الدفعة شديدة فسوف 
يتجاوز الحاجز ويسقط داخل النواة حيث « يندمج » مصدرا قدرا من 
الطاقة ( على هيثة أشعة جاما ) ودلتصق البروتون بالنواة وينتهى به 
الآل الى حالة من الاستقرار فى قاع د الوادى » النووى 

ولا یتسنی لذرات الهيدروجين فى البيئة الأرضية أن تجد فى كل 
مكان مصدر الطاقة القریپ بدرجه لافيية من حركتها الحرار یه والذی 
يمكنها من التغلب على الحاجز الكهربى ٠‏ وبالتالى » فرغم أن الهيدروجين 
بعد بالتاكيد شبه مستقر , فانه يحتاج الى درجة حرارة ضخمة لكى تكتسب 
بروتوناته القدر الکافی من الطاقة الذی بتیح له التفاعل‌الاندماجی النووی* 
والواقم أن هذه العملية تلقى نوعا من « الساعدة » عن طریق میکانیکا 
الکم »> حيث ان من شان البروتون أن یاتی « بخدعة اختفاء » نلدة وجيزة 
للغاية ولکنها تکفی لآن يعبر مسافه قصبرة یعود الى الظهور بعدها على 
الجانب الآخر من الحاجز 2 وتعرف هذه العملية باسم « التأثير النفقی » 
٠ (Tunnel effect)‏ وحتی ع الأاخذ فى الاعتبار بالتأثر النفقی فان 
درجة الحرارة المطلوبة لکی د يتحقق اندماج بروتونات الهيدروجين وتکون 
نواة الهليوم ء تقدر ببضعة ملايين درحة ٠‏ ( الواقع آن هذه العملية ليست 
عملية فردية ولكنها متعددة الاطراف حيث يقتضى الامر أيضا اشتراك 
نترونين فيها ) ويبعث ذلك على أن نستنتج أن درجة الحرارة الجوفية 
فى نجوم مثل الشمس ء وهی فى مرحلة احتراق الهيدروجين » تبلغ بضعة 
ملابین درجة مثویة ۰ 

وبعد أن فهمنا الآن أن جانبا کبرا من عدم الاستقرار الکونی یعزی 
فی الواقع الى خاصية شبه الاستقرار التى تتسم بها بروتونات الهيدروجين,” 
نجد آنه من الضروری أن نبحث لاذا یتالف الکون اساسا من برو توانات 
الهيدروجين 0 

۱۹۹ 


6 


42 


واذا افترضنا أن الخطوط العریضة لنموذج الانفجار العظيم الساخن 
صحيّحة ۰ فان حالة الادة فى المراحل المبكرة لابد انها كانت تتمثل فى 
.فتكونات فردية من الادة تتحرك كلها بشكل مستقل وبسرعات ندببية 
” فيما بينها ولايد انه كان من شان الحرارة المذغلة ان سحقت کل 
النوى ۰ پل ومكوناتها وفتتتها الى عناصرها الأولية تماما ومن المرجح 
أن تكون حالة الدینامیکا الحرارية لكرة اللهب الأولى متسمة بالۃوازں 
المحلى ء لان المادة .كانت على درجة من الكثافة بحيث انه رغم أن الكون کان 
يتمدد بسرعة عالية وتنخقض درجة حرارته بمعدل كبير كانت المادة 
تتأقلم على التو وباستمرار مع الظروف المتغيرة ولكن بعد مروز بضع 
مثات من الثوانى لابد أن تكون الحرارة قد انخفضت پدرجة تتيح 
للہروتوناٹ والنترونات المتحركة. بشکل مستقل أن تندمج معا وتكون نوى 
معقدة دون أن تتعرض فى الحال لعملية تحلل نتيجة الاشعاع الكثيف 
ولاشك اله كانت تحدث بعض حالات التفتت النووى ۰ وتفيد الحسابات > 
على نحو ما أوردنا فى القسم ( ه  ٤‏ ) بأن نحو ريع عدد البروتونات 
ينتهى به المآل الى تگوین نوی الهليوم مع نسبة اضافية بالغة الضآلة من 
عناصر آخری مثل الديتريوم والليئيوم ۰ غير أن وجود الحاجز الكهربى 
يكتسى هنا تأثيرا جوهريا فمن غير الوارد أن تكون الامور قد استمرت 
على النحو الذى وصفناه الا لفترة زمنية محدودة كانت فيه ا حرارة 
البلازما تعد فى آن واحد منخفضة بالقدر الذى يتيح توقف عملية تفتت 
وتحلل نوی الهليوم المتكون ۰ ومرتغمة بالقدر النی يساعد البروتونات 
على التغلب على الحاجز الكهربى ٭ ولکن مع استمرار انخفاض الحرارة 
كان من شأن الحاجز الکهربی بعد مضى فترة معينة أن اوقف عملية 
الاندماج » وتجمدت البروتونات على حالتها شبه المستقرة لتتحول بعد ذلك 
ال ذرات عيدروجيل ° 


ولعله قد اتضح الآن آسلوب انتقال الكون من حالة التوازن الى 
عدم التوازن ولو كان الکون قد بقی على هيئة كرة من اللهب لا كان 
هناك عدم تناظر زمنى على النحو الذى نراه حاليا فى العالم الحقيقى 
ولكن ما شهدته كرة اللهب من ظروف متغيرة آثناء تمددها هو الذى عدل 
شکل التوازن فى المادة من جسيمات فردية تتحرك بصورة مستقلة ال نوی 
ثقيلة ويبعث ذلك على الاعتقاد پان عدم توازن الكون انما یکمن فی تمدده 
ولقد كان هذا التمدد على وجه التحديد هو الذى خفف من غموض تناقض 
أولبرز الذی ناقشناء فى الباب الخامس 


Ne» 


75 - ۲ امتصاص فى اشستقبل 


ولعلنا ندع الآن المضامين الكونية بصفة عامة والانفجار العظیم وعدم 
التناظر الزمتی فيما يتعلق بالديناهيكا الحرارية ونركز اعتمامنا على 
الحركة الموجية المؤخرة ۔۔ التى تحدثنا عنها فى الباب الثالث - والتی تشكل 
ظاهرة آخری لعدم التناظر الزمنى 


فى عام ۱۹١۵‏ نش الامریکی‌ان جون ویلر ۷۷۵۵۵۱6۲ صطمل 
وریتشیارد فينمان 2قتتتالء'1 1365830 , وعما ائنان من أبرز علماه 
الفيزياء النظرية فى سنوات ما بعد الحرب ء تفسيرا جديدا ء بسیطا 
وشیقا یوضح لماذا تنتة تنتشر الموجات الکهر ومغناطيسية فی الكون للخارج 
دائما » أو لو شئنا صياغة السؤال پشکل آوضج ء لماذا تنتقل الاشارات 
اللاسلكية للاهام دائما لیس للخلف بالنسبة للوقت 5 ومن المجيب أن 
الدافع وراء نظرية ويلر - فینمان لم تكن متصلا بشعكل مباشر بعدم التناظر 
الرمنی ولكنه كان يتعلق ببنية اينات الأولية المشسحونة کهر بیا 
وكانت فكرة عذین العالمين تتمشل ة فى التخلض من -بعضن الصعو بات 
الرياضية العويصة التى ات على مدی آسقاب تشكل معقیات مزصجة تموق 
وصف التفاعل بين الجسيماث الشحونة کهربیا وامجال الکهرومغناطیسی. 
وقد حققت النظرية الجديدة بعض النجاح في هذا آلاتجاء » غنر أن اجه 
محاولة لاستنتاج تطبيق لها بصيغة ميكانيكا الکم كانت تقتضئ حتما العودة 
مرة آخری لادخال تلك الصعوبات الرياضية فى الحسبان ولذلك فقدت 
النظرية جانبا كبيرا من ميزتها الاصلیة 


ومع ذلك فقد شكلت فكرة ویلر وفينمان البديعة اطازا مبھرا لکافة 
أنواع التكهن بشان عدم التناظر الزمنی وعلم الكونيات » لاسیما بالنسبة 
لعلماء الكونيات أنفسهم وجاء بعد ذلك فريد هوبل وجاينت نارلیکار. 
وكانا من آشد مؤيدى نظرية ويلر ‏ فينمان » ووسعا نطاق مفهومها 
الأاصلى ليشمل نظرية للجاذبية ( نوقشت بايجاز فى القسم ( ۵ - ۵)) 
بل ونظرية للجسیمات الأولية ولن نقف کثرا عند هذه الافکار الوسنعة 
وستکتفی هنا بدراسة واحد من الخطوظ العريضة لفكرة ویلر وفینمان 
الاصلبه ذاتها 


ولعلنا نذکر بآن ماکسویل كان آول شخص یدمج القوانين العروفة 
للكهر باء والمغناطيسية فی قانون موحد بتعلق بالمحال الکھرومغناطیسی 7 
ويفيد بوجود الوجات الكهرومغناطيسية ويعد التيار الكهربى هو آل 
انتاج هذه الموجات ‏ وقد کشف لنا العلم أن التيار الكهربى یناشن 


5-١ 


حركة . الحسیمات الشحونة كهربيا مثل الالکترونات ولكى يصبح 
الجشنيم الشحون مصدرا للموجات . ینبغی أن يكون متعاجلا ومن شأن 
.جال الكهرومغناطيسى أن يعمل على التأقلم هع هذه الحركة المتغيرة 
للجسيم مما یسفر عن نوع من الخلل ينتشر على هيئة موجات . وتحمل 
عذه الوحات قدرا من الطاقة » ولذلك يقال ان الجسيم المتعاجل يشم 
أو ببعث اشعاعا ۰ ولاتنبعث هذه الطاقة الاشعاعية بدون تعويض حيث 
يكون ذلك على حساب طاقة الجسيم مما يؤدى الى ابطاء حركته المتعاجلة , 
وبولد هذا التأثير الابطائى نوعا هن القوة على الجسيم تسمى قوة الابطساء 
الاشماعی (radiation damping 101506( ٠‏ وتتسم هذه القوة فى وقع الامر 
بأنها بالغة الضآلة ويندرج التفاعل بين الجالات الكهرومغناطيسية 
والجسيمات الشحونة كهربيا المتحركة فيها فى اطار فرع من الفيزياء 
يعرف باسم الدینامیکا الکهر بية ٠‏ 
ولما كانت الديناميكا الکهربية القائمة على نظرية ماكسدويل تتسم 
يتناظر زمنى تام ٠‏ فمن الوادر ا تجرى هذه العملية بالعکوس » أى ان 
تصطدم بمض الموجات الكهرومغناطيسية بجسيم مشحون كهر بيا ومتماجل 
فيمتصها » وتلك ظاهرة معروفة أيضا ولسنا هنا بصدد الحديث عن 
مدی صحة الحركة المعكوسة فى الديناميكا الكهربية , ولکن ما بعنینا عو 
الآتى : من شان الجسيم الذى يتعرض لعملية تعجيل أن « يسبب » 
فيما يبدو انبعاث موجات متأخرة فى اطار عترابط من الحركة پنتشر 
للخارج من جوار الجسيم ء ولكن من غير الوارد أن تحدث العملية العكسية 
ای أن تتجمع موحات من مواقم بعيدة فى الكون وفى اتجاهات مختلمة 
وتتحرك للداخل فى اطار مترابط صوب الجسیم لتتعرض للامتصاص 
فى نهاية الطاف ء ای أنه يمكن القول باختصار ان الوجات دائما تنبعث 
منتظمة . ولکن عند الامتصاص , لاتمتص سوی الوجات غير المنتظمة 
ومن أساليب التصير عن ذلك آیضا أن نقول ان تمجیل الجسیم الشحون 
كهربيا يسبب انبعاث موجات فى الستقبل وليس فى الماضى ( ویشکل 
تعبير « موجة منبعثة فى الاضی » اصطلاحا زمنیا عكسيا يستخدم لوصف 
حالة موجة قاذمة من الماضى وتتعرض للامتصاص ٠‏ ولايمثل استخدام هذا 
المصطلح تيسيرا لغويا فحسب بل انه يساعد على تلافى استخدام تعبير 
قد يكون من شبأنه اثارة اللبس أو عدم ابراز التناظسر الزھنی 
فيما هو آت ) ۰ 
ولم يغير ويلر وفيدمان الصيغة الاساسية لنظرية ماكسويل ولکنهما 
توصلا الى سبب ( محتمل ) أعمق يفسر لاذا يحدث الاشعاع فی اتجاه 
المستقبل فقط , بدلا من هجرد رفض القول بأن الكون قد « نشا على هذا 


۳۰ 


النحو » وقد حققا ذلك عن طريق دراسة ما يمكن أن يحدث لو أن جساما 
عشحونا کهر بیا ومتعاجلا أصدز اشعاعا « متساويا » فى الماضى والمستقبل ٠‏ 
ولا شك أن ارسال اشارات الى الماضى يتضمن كاقة آنواع التناقضات من 
قبيل ما تحدثنا عنه بالنسبة للتاكيونات فى القسم ( ۲-۵ ) ومن 
الواضح أن مثل هذا النوع من المسلك من جانب جسیم مشحون واحد , 
يتناقض تماما مع الواقع ٠‏ غير أن فكرة ويلر وفيتمان تتمثل فى أنه قد 
يكون هناك تحرك « جماعى » لعدد من الجسيمات المتماثلة بحيث تتخذ 
الوجات النبعثة منها لو نظرنا اليها بشكل جماعی شكلا. رجعيا تاما 
لايختلف عن الشكل المألوف ( وهو الاتحاهء للمستقبل أو الانبعات 
للخارج ) , حتى لو كانت كل مٹھا تتسم على الصعید الفردى بتناظر زمنی ٠‏ 


وكيف تاتی ذلك ؟ كانت الآلية الستخدهة فى اثبات فكرة 
ويلر وفینمان هى ظاهرة « التداخل » المعروفة ومن الاسالیب الجيدة 
لبان تاثرات التداخلات الموجية أن ندرس الموجات الماثية فلو اسقطنا 
حجرين قريبين من بعضهما على سطح بركة هاء ساكنة . فلن تنتشر الوجات 
الخاصة بكل حجر بشكل مستقل بل ستتداخل الموجات مع يعضها وتکون 
شبكة متقاطعة بها بروزات وتجاويف محلية ء وأينما التقت بروزات المجالين 
الموجيين أو تجاويفهما سیدعم بعضها البعض , ولکن اذا صادفت بروزات 
واحد من المجالين تجاويف الجال الآخر فسوف يلاشى بسضھا بعضا ويظل 
سطم الماء هادثا نسبيا ° 


ولا يختلف الأمر بالنسبة للموجات الضوئية , فما الالوان التى نراعا 
تنبعث من على سطح عاكس تعلوه طبقة زيتية رقيقة الا نتيجة تداخل بعض 
أطوال موجات ( أى ألوان ) الضوء الابیض الساقط عليه ء فمنها ما يعزز 
بعضه بعضا ومنها ما یلاشی بعضه بعضا 


وقد اکتشف ویلر وفینمان نتيجة مدهشة تتمثل فى الآنى : نفتر 
أن جسیما منفردا مشحونا أطلق فی مكان فراغ بحيث تنبعث منه الموجات 
على هيئة نصغین متناظرين » نصف متقدم صوب الماضى ونصف متأخر صوب 
المستقبل ولو أن الجسيم ذاته وضع بعد ذلك فى صندوق غير منفذ 
للضوه . فلن یشم سوى موجات متأخرة صوب الستقبل ولو انفتح 
الصندوق 2 فسوف تعود الوحات التقدمية للظهور ا 

ماذا حدث داخل الصندوق ؟ لقد تحرکت الموجات المنبعثة من الجسيم 
المتماجل وانطلقت للخارج الى أن اصطدمت بالسطح الداخلى للصند 
ونتيحة لذلك تحررت الالکترو نات الشحو نة من ذرات الصندوق 


7 


7 
03 


ق 
وکان 


ها هار 


01 
من شال الموجة التأخرة أن تصطدم بالصندوق بعد وقت وجيز من مغادرتھا 
چوّار جسیم » اما الوجة التقدمية فهى تقرع الصندوق « قبل » حتى أنه 
,5 يكون الجسیم قد تحرك ! وبالتالى ‏ ومن قبيل التناقض - فمن شأن 
الالكترونات ان تتذیذب بشکل سابق على حركة الجسیم وقد يبدو نوقع 
حدوث رد فعل فى الاسطح الداخلية » للصندوق فى وقت سابق لاوانه , 
شيئا غريبا ۰ لأن السيب . فى عرف الانسان وخبراته لابد دائما أن 
يسبق التاثر غير أن الفارق بين السبب والتأثير لا يكتسى فى علم 
الفیزیاء مثلهذه الدرجة من الأعمية ء وكل ما يهم هو التفاعل بل ومن 
الجائز فيزيائيا أن يتبادل السبب والتائیر موقعيهما أو حتى أن یاتی 

السبب بعد التأثير شريطة أن يكون كل شىء متسقا فى ذاته 
ومن شان ذہذیة الكترونات الصندوق ( فى كلتا الحالتين قبل تحرك 
الجسيم الشخون الاساسی وبعده ) ء أن تولد موجاث ء وسوف تشع هذه 
الوحات كذلك صوب الماضى والمستقيل معا ء وفقا لافتراض ویلز وفينمان٠‏ 
وبالتال سوف یتکون داخل الصددوق اطار معقد من الحركة الموجينة 
التقدمیة والمتاخرّة » وستوف تتداخل الموجات مح بعضها بشکل بالغ 
التعقيد ۰ وكانت السمة البارزة لاعمال" ؤيلر وفیتمان هى التؤصل بعملية 
حسابية: بسيطة الى اثات أن الموجات التقدمية النبعثة من الکترونات 
الصندوق ستلاشى الموجات التقدمية الواردة من الجسيم الاصق شريطة 
أن يكون غير منفذ تماما ( أى يمنع تماما دخول أية موجنات خارجية الى 
الصندوق ) علاوة على ذلك ٠‏ فمن شانھا أيضا ان تعزز الموجات للتأخرة 
الصادرة من الجسيم الأصلى لیصل يها الى كامل قدرتها ء اما تائیر موجات 
رد الفعل المنيمثة من الصندوق على گل الجسيمات الشحونه فیتمثل فى 
الغاء » كل التحركات المسبقة التی تجرى قبل تحرك الجسیم س۴ 
وفى أن تولد على وجه التحديد القوة الاشعاعية الماصة الصحيحة التى تژۂ 
على الجسيم الأصلى والتی تؤدى الى انتقال الطاقة من الجسيم الى .2 
الصندوق ويذلك يبدو المسلك الدینامیکی الکهربی لهذه المنظومة , 
بالنسية لمراقب داخل الصندوق > متفقا تماما مم معارفنا ومشاهداتنا 
البومية أما لو كان الصندوق شفافا ولو بدرجة ما » فسوف تظل هناك 
تأثيرات تقدمية تناقضية ٠‏ 
وبعد أن قدما هذا البيان لكيفية توليد موجات متأخرة تماما من موجات 
متناظرة زمنيا ء پاستخدام رد فعل صندوق , قدم ويلر وفینمان شرحا 
للخطة التی بتدخل فيها عدم التناظر الزمنی فلو افترضنا أن فسلك 
النظومة ككل یتسم بالتناظر الزمنی فهذا يعنى امكان استخدام المجال 


£ 


الموجى المعكوس لتوليد موجة تقدمية نامة من المصدر ويكمن مفتاح عدم 
التناظر فى آلية « الامتصاص ٤‏ فلما كان الصندوق غير منقذ » سوف 
تمتص الموجات المصطدمة بالاسطح الداخلية وهذا يعنى فى الواقع آنها 
سوف تتحول الى حرارة * وسوف يكون من شأن الالكترونات المتذيذية أن 
تقرع الذرات فى الحوائط وتبعث فيها حركة حرارية ‏ أما الحرارة الناجمة 
عن تلك العملية فانها تتبدد عبر جدران الصندوق وفقا للقانون الثانی 
للديناميكا الحرارية ‏ ولكى يحدث التأئير العكسى , وتتكون موجات 
تقدمية ء لايد أن يصطدم عدد فائق من الذرات » يطريقة ملائمة » حيث 
ينبغى أن تنقل هذه الذرات حركتها الحرارية الى الالكترونات فى التوقيت 
السليم الذى يجعلها كلها مجتمعة وتشم موجة مترابطة فی اتجاه الجسيم 
۲لاصلی داخل الصندوق ۰ ولو عدنا الى البادیء المشار اليها فى الباب 
الثالث فسوف نجد أن هثل هذا الوضع بعد بعید الاحتمال للغاية 
ان لم يكن مستحیلا ۰ 

وهكذا ء فقد تمكن ويلر وفينمان ‏ بادخالهما آلية رد فعل امتصاصی- 
من أن يضعا مصدر عدم التناظر الزمتی للاشعاعات الكهرومغناطيسية عں 
عاتق الديناميكا الحرارية تماما اما عن كيفية ذلك » فسوف نلاحظ آذنه ء 
لو كان الصندوق غير منفذ تماما يمكن الاستعاضة عن تأثر المجالات 
داخل الصندوق بالتاثير المباشر عن بعد فيما بين الجسيمات المشحونة ء 
ولا يعد هذا التأثير المباشر فيما بين الجسيمات من النوع الفوری الذي 
يميز نظرية نيوتن للجاذبية ء ولكنه تاثير مؤجل ينتشر بسرعة الضوء 
ويعمل علاوة على ذلك فى كلا الاتجاعين من حيث الزمان ء للأمام وللخلف ۰ 
ويتضح مما تقدم أن مثل هذا المبدآ التأثيرى ء رغم أنه قد يبسو غریبا بعض 
الشىء , لايختلف , داخل صندوق غير منفذ » عن نتائج نظرية ماکسویل 
القائمة على انتسار صرر الخلى عير مجال ما غير أن ميزة وصف 
الديناميكا الكهربية بشكل مقصور على التفاعل بين الجسيمات تتمثل فى 
أنه يعود بمسألة عدم التناظر الزمنى الى حظيرة حركة الجسيمات المتعددة ء 
أو الديناميكا الحرارية , حيث. يسهل فهمها ولم يعد هناك داع ٠‏ وفقا 
لهذه النظرية لمحاولة تیریر عدم التناظر الزمنى للموجات فى المجال 
۲لکهرومفناطیسی , لانه « لیس » هناك مجال بالرة ۰ 


ولاثبك أنه لا مجال لأن تؤخذ نظلرية ويلر وفینمان بمأخذ.الجد 
الا لو تشابه العالم الحقيقى فى مسلكة .مع مكان مغلق منعزل وغير منفذ 5 
نماما ء والا كان علينا أن نواجه التاثبرات التقدمية الضارة ۰ وليس هناك 
بالتاكيد شىء غير منفذ تماما فی الكون فى المحيط القريب من مجر ڑا 
2 


9 


۳۰۵ 


وبوسع” ألضوء أن ينتقل لات الملايين من السئين دون أن يصادف كمية 
تذكر هن المادة أما عن احتمال امتصاصات كل الاشعاعات فى المستقبل 
تلك مسالة مرهونة بحالة الكون فی المستقبل البعيد وبالتالى فان 
ا الحديث عن نظرية الامتصاص هذه سينتقل بنا الى مجال آخر 
هو كيف ستكون نهاية الكون , وبذلك يمكن القول بشکل ما ان المسلك 
المحلى للاشعاع الكهرومغناطيسى یتیح لناه القاء نظرة » على المستقبل 
والتكهن ہما يمكن أن يحدث للکون وهذا يعنى أن عملية حسابية 
بسيطة ء تجرى فى اطار نماذج فريدمان للكون تفيد بان هذا الكون 
سيؤول فى نهاية المطاف الى الائقباض 


٦‏ - ۲ موت الكون 


ومن الغريب حقا أن يكون وقع عدم التناظر الزمنى على الفكر 
البشرى هو أن معظم الناس یژمنون بانه قد جاء وقت فى الاضی ش‌هد 
نشأة کل شی , ولكن نادرا ما يفكر أحد فى أنه سیاتی وقت فی الستقبل 
پنتهی فيه كل شىء ۰ ولكن من وجهة نظر الفيزياء ء يمكن لأى تطور أن 
يجرى بشکل معكوس . وبالتالى تتلخص مسالة « الكون المقبل على نھایة » 
فی عملية تقرير ها اذا كان من شأن حركة الكون على النطاق الواسم آن 
تاتی يعكس ما يشهده حاليا من تطور 


وقبل أن" تد عن عن طبيعة مثل هذه النهاية قد يكون من المفيد 
وصف الظروف التى بتحتم توافرها لحدوث هذه الكارثة ۰ ولو عدنا ال 
القسم (ه  )٢‏ وعلى وجه التحديد للشكل (ه ‏ ©) فسوف نجد أن 
هناك احتمالين لمستقبل الكون وفقا لنماذج فریدمان حيث يفيد 
النموذجان )١(‏ و (۲) بأن الكون سيواصل تمدده الى الابد ء بینما يوضح 
النموذج (۳) أن هذا التمدد سيتوقف عند مرحلة ما ثم ينقلب الى 
الانکماش ء هذه شند ستنتھی بتقلص الكون والوصول به الى الفذاذة النهائية 
الانکماش » هذه ستنتهی بتخلص الکون والوصول به الى الفذاذة النهائية 
الشبيهة بتلك التى و بها تمدد الکون ۰ ومکذا نجد أن النموذج الذی له 
نهاية من حيث المكان . له أيضا نهاية من حيث الزمان ء وهو يتسم 
بالتاكيد بتناظر زمنی أما الظرف الضرورى لبدہ عملية الانقباض فهو 
يمائل فى الواقع مفهوم نصف قطر شفارزشيلد بالنسبة للثقوب السوداء , 
ولو كانت كثافة الکزن كبيرة بدرجة كافية فلا مفر من حدوث الانقباض 


۳۰۹ 


وفى العصر الحالى تبلغ القيمة الحرجة لكثافة الكتلة اللازمة 
لعودة الكون الى الانکماش زهاء ٠١‏ 56 جم / سم" وهو ما يوازى فى 
التوسط ذرة واحدة لكل ماثة هتر من الفضاء فى الكون » وتفيد التقدیرات 
الحالية پان كثافة المادة الضوئية ( كل النجوم وما شابهها ) تناعز 1۱ ء 
فقط من هذه القيمة ٠‏ وهذا يعنى أن الأمر صار يتعلق بمقدار ما قد يحتويه 
الكون من صور أخرى من الادة أو الطاقة قمن الوارد على سبيل النال 
أن یکون الفضاء فيما بين المجرات يحتوى على كمية هائلة من المادة أو أن 
تكون الجرات تشتمل على عدد بالغ من النجوم غير المرئيسة أو الثقوب 
السوداء ٠‏ علاوة على ذلك » فمن الجائز أن يكون الكون ملیثا بكمية ضخمة 
من موجات الجاذبية ء أو النيوترينات » وكلاهما من شأنه أن يتفاعل مع 
الادة بدرجة من الضمف تجعل مثل هذه الخلفية غير ملموضة بالمرة 
تقريبا 


وتسترعى مسألة تقرير دور الطاقة المستمدة هن هذبن المصدرين » 
اعتماما كبيرا من جانب علماء الفلك ۰ ولا كانت العقبات التقنية والعوامل 
العثرة متباينة ومتعددة كثيرا ما تتغير الآراء وتتقلب سسواء لأاسباب 
شهودية أو فلسفية ٠‏ وقد شهد مطلم السبعينات تح رکا عاما للآراء صوب 
الكون الكثيف ء غير أن هذا التحرك انقلب مؤخرا بشکل حاد ٠‏ 


ولا يتوقف الأمر عند مجرد قياس الكثافة فعسب . حيث یمک 
بشكل مباشر قياس معدل تباطؤ التمدد الكونى من واقع المجال انحركى 
للمجرات ذاتها ( ولعلنا نتذكر أن النظر الى الابعاد السحيقة فى الكون 
يوفر مؤشرا عن شكل التمدد فى الماضى البعيد ہما یتیح الفرصة لتقدیر 
معدل التباطؤ ) ٠‏ غير أن مثل هذه القياسات من شانھا فى الواقع أن تعطى 
صورة هضخمة لعدل التباطؤ بسبب التغير البطىء فى درجة بریق 
المجرات . ولذلك فقد يكون من الاحرص أن نقول ان مجال المناقشة بالنسسة 
لعودة التقلص , مازال مفتوحا ٠‏ 


وقد تحدثنا فى القسم اللسابق عن نظرية ويلر . فینمان وشرط 
صلا-یتها , الذى یتمثل فى عدم الشفافية التامة للكون ء وهو شرظ مرهون 
بالحركة الكونية فى المستقبل البعيد » وهذا یعنی أن نموڈجی قریدمان 
القائمين على التمدد اللانهائى للكون يتفقان مع هذا المطلب ٭ آما النموذج 
الك الث الذى سيعود الى الانکماش فهو نموذج مانم تماما لنقاذ أية 
اشعاعات ومن هذا المنطلق يمكن القول بآن الدلالة المؤيدة لفكرة کور 
محدود الكثافة ومتمدد للأبد ء دلالة تتعارض مع نظر بة عضو پت 


7 


(¥ 


2 


ےل بدأ الكون کی اكحاض فمن المتوقع أن يعود الى ظروف كرة 
«للهب التى تلت الانفجار المظيم ۰ وسوف تجری هذه العودة بشکل 
ر تدریجی بالخ البطء بحیث تستفرق بضعة بلاین من السنين وسوف 
یجری الجانب الاکبر من عملية عودة الانکماش » دون أن يطرأ تغير یذ کر 
على مظاهر الکون على النطاق الواسم » وذلك بسبب تأخر الضوهء النبعت 
.من الناطق البعيدة ۰ ومع ذلك فسوف تحدث حركة انفجارية داخلية عامة 
ملموسة عندما تبد؟ المجرات فی السقوط ببطء صوب بعضها البعض ثم 
:الار تطام »> وسوف یکون من شان درجة حرارة الاشعاع الحراری الخلفی 7 
التى بغذنها ضوء النجوم ء أن ترتفع ببطء خلال عملية الانکماش » وسوف 
تصل فى الراحل التالية ال درجة من الارتفاع تكفى لأن تتيخر النجوم 
وتبدا بعد ذلك عملية الاحتراق البشعة التى تفنى كل شىء بسرعة 
تصاعدية تفوق الخيال » وتتوالى المراحل مع كرة اللهب بشكل معكوس 
عما تناولناه من قبل عند دراسة الانفجار العظيم لینتھی المآل يالكون 
عند الفذاذة فى المكان ‏ الزمان ومثلما كانت الجاذبية هى « قابلة » 
'الكون ستکون فی النهاية هى « الحائوتى » الذى يقبره 
ومازلنا مع نماذج فريدمان لنجد أن البديل لعملية السحق والفناء 

المروع هو التمدد المترامى المتجمد » فلو استمر الكون فی التمدد بلا نهاية 
فلن يحدث مطلقا أن يتحقق توازن ديناميكى حرارى تام وعلى أية حال 
فليس من الوارد أن تستمر الى الأيد هذه الحالة من عدم التوازن البالغ 
النی ترتهئ به حياتنا حاليا والتى تتجسد فى مساحات سحيقة من الفضاہ 
الہارد النبى, تتختله النجوم آلبیضاه اه الملتهبة وكانها بقع صغرة مضيئة 
موزعة بشکل عشوائی ومن الثوقم مع مرور الوقت أن ينغد كل الوقود 
النووی ومن ثم ٹتلاشی النجوم ۰ وسوف تفنى النجوم الواحد تلو الآخر 
اما بالتفتت عل هیله. انفجارات سو بر نوفا واما بالتیر ید وبالتالى العتامة , 
:وقد ينقيض عند مھا ويتحول الى ثقوب سوداء , ويقدر أن تستغرق هذه 
العملیة برمتها بضعة بلايين من السنين 


رمع اسنتمرار التمدد » سوف تتبعثر المجرات .الآفلة وتختفی عن 
الانظار ء أما المادة فى هذه اللجرات فانها اما ستلتهمها الثقوب » أو ستنخفض 
شيا فسيئا درجة .حرارتها حتى تصل الى السرجة السائدة فى الخلفية 
الفضاثیة الأبدية وليس من المتوقع أن يشهد الكون بعد ذلك شيتا 
يذكر بخلاف الفراغ والسواد والبرودة وقد تحدث ہین الحين والحين 
كارثة مفاجئة من قبيل اصطدام نجمين نترونيين أو ثقبين أسودين مما يعيد 
بصفة مؤقتة بعض النشاط الى الكون على هيئة سيل من اشعاعات 


۲۰۸ 


الجاذبية بل وقد نتوقع أن تحدث من وقت لآخسر هذه الذبذيات 
الديناميكية الحرارية بالغة الندرة والتى من شأنها أن تضىء الأركان البعيدة 
فى هذا الظلام الحالك أماها عدا ذلك فهو القبر 


ولا شك أن العلم يتضمن بعض التكهنات التى تثير مثل عذا القدر 
العمیق من الاحباط والياس والکابة 


٤ - 5‏ عوالم بلا نهاية 


اولقد اقترح عدد من علماء الكونيات آفکارا مختلفة تماما يشأن التطور 
الزمنی للكون ففی عام ۱۹۰١١‏ طرح اثنسان من علماء الفیزیاء الفلکیة 
البريطانيين هماهيرمان بوندى 80203 حتفتت۳ع1 وتوماس جولد 
"homa 0‏ »> فكرة هؤداها أن الكون اذا كان قد بدا على شاكلة 
واحدة ( على النطاق الواسع ) من مكان لكان , فریمبا یکون كذلك من 
زمان لزمان ۰ وهذا يعنى أن الكون فى شموليته لا يتعرض فى الواقع لای 
تغییر » ولابد بالطبع أن يستمر الكون فى التمدد وان یکون هذا التمدد 
بمعدل ثابت دائما ولا كان التمدد يؤدى الى تناقص کنافة الجرات فى 
الکون » كان لابد من ایجاد آلية تجمل التمدد يتلاءم مع فكرة عدم التطور 
الزمنی > وكانت الآلية التى اقتر حها بوندی وجولد هی استمرار تطون 
مجرات جديدة لتملا « الفجوات » المترتبة على تباعد المجرات الموجودة 
بالفعل اما الادة المستخدمة فى تكوين هذه المجرات فهى تنشأ بشكل 
مستتد يم مم تمدد الکون ولا یتضمن هذا النموذج انفجارا عظیما يهيىء 
الظروف لنشاة ای شىء . فالمادة تدخسل الكون فى جمیم الأوقات 
ويتبين من ذلك أن المسلك العام لهذا الكون غير المتغير اليس مسلكا 
استاتیکیا وانما هو منتظم تتطور فيه النجوم والجرات بشکل فردق 
على عدى مراحل حياتها الى أن تخبو وتافل ٠‏ وتنشا باستمرار المادة 
- وتتجیع - التكون اجیالا جدیدة من النجوم لتحل محل الاجرام الغانية , 
ومادام الكون فى مثل هذه الحالة من الاستقرار والانتظام فلیس أئمة 
بداية له ولا نهاية ء 


والسؤال البدهی الذى يبعثه عنذا التصوير هو : ما هى الآلية التى 
تتبح للمادة أن تدخل الكون بسكل هستديم ؟ ولا کان أسلوب نشاء 
الجسيمات كميا من مجال الجاذبية قد فقد فاعليته على الصعيد الکوئی , 
فى ظل الظروف الحالية ء فلابد من البحث عن مبدا جديد ٠‏ ومن الافکارے 
البارزة لمحل هذا البدا هو ما طرحه قريد هويل على هيئة نوع جديد رهن 
۷" 


۰۰۹  موهفجلا‎ 


كت 


الجالات ا يسمى « الخلق » 1614 (0) 0686302 وسنطلق عليه اسم 
نلجتال رخ ) ء ومن خصائص المجال (خ ) أن له طاقة سالبة بحيث انه 
و اقترن بالادة ء يكون من شأن عملية خلق الذرة ( ولتكن ذرة هيدروجين 
عط لى سبيل التيسير ) أن تكون مصحوبة بتعزيز لمجال الطاقة السالبة 
وبالتال 7 تبقی القيمة الاجمالية للطاقة محفوظة مما یجعل المسألة برمتها 
تتفق مہ مع نظرية النسبية العامة »> غير آنها لا تتلاءم بالطبع مع قوانين فیزیاء 
ال سے ات الأولية الخاصة ببقاء « بطاقات الخصائص » المختلفة وعلى 
أية حال ء فان معدل الخلق الطلوب يعد ضثيلا للغاية ء حيث لا يزيد على 
ذرة واحدة سنویا فى حيز فى مثل حجم مدينة صغيرة ء وهو بالطبع عمدن 
غير سلموس فى الواقع ولكنه يكفى لتعويض تناقص الكثافة الناجم عن 
التمدد الکو نی 


وقد نناول هذه النظرية فى مراحلها الأخيرة العالمان فرید هويل 
وجايانت نارليكار وطوراما بدرجة كبيرة من التفاصيل حتى انها حظت 
يشعبية كبيرة على مدى بضع سنوات غير أن ما شسهدته الستينات فى 
منتصفها من اكتشاف بعض: التأتثيرات التطورية الأكيدة فى الكون ثم 
اكتشاف الخلفية الاشعاعية الحرارية .2 عزز بقوة الاعتقاد بأن الكون كان 
فى حالة كثيفة ملتهبة قبل يضنعة بلايين سنة ء ومن ثم لا مجال لان يكون 
فى حالة انتظام وبالتالى سقطت هذه النظرية الخيالية من الحسبان 
بصفة عامة ٠‏ 


بيد أنه قد يكون من الصعب تجاهل ما یمثله کون يدون بداية 
ونهاية من اغراء فلسفی ولذلك كان نموذج ما يسمى بالكون الترددی 
حلا وسطا جمع بين المیزات الفلسفیه لنظر یه الكون النتظم وما حققه 
نمسوذج الانفجار العظیم من نجاح » وتقوم النظرية الجديدة على النموذج 
رقم (۲) لفریدمان والذی يعود للانکماش مع اضافه فرضية جديدة هى 
أن الكون سیتغلب على ما پتعرض له من أحداث عنيفة نتيجة الفذاذة عند 
الحدين الزمنيين ( ولقد أشرنا فى القسم ( ۲-۵ ) الى عدد من الاسالیب 
التى يمكن أن يحدث بها ذلك ) ولو كان الامر كذلك فمن شان 
الكون » فى نهاية دورة التمدد واعادة الانكماش ء أن يصل الى درجة بالغة 
من الكثافة ثم « يرتد » مرة لخصری فى دورة جديدة من التمدد وعودة 
الانكماش شبيهة بسابقتها وهلم جرا ٠‏ ولو استمرت الأمور تجرى على هذا 
النحو , فهذا يعنى أن الجركة الكونية تتخذ شكل سلسلة لانهائية من 
التذيذب بين حد أقضى وحد أدنى من حيث الحجم ( انظر الشكل )٣-٦‏ 
ويتسم مثل هذا الكون ایضا بانه لیس له بدابة أو نهاية » غير أن العنف 


° 


الذى تتصف به الاحداث فى مراحل الكثافة البالغة قد يكون من شانه أن 
يدمر كل بنية المرحلة السايقة وایة معلومات تخصها بحيث تبدا فى کل 
دورة كرة جديدة تماما من التطور ٠‏ 


وقد نتساءل كيف يتلافى الكون الترددى الوصول الى حالة من 
التوازن الديناميكى الحرارى ٠‏ ويوضح الشکل ( ۰۱ - ٤‏ ) منظومة معملية 
ممائلة لهذا النموذج ء وتتكون من غاز معزول فى اسطوانة ومضغوط تحت 
تأثير وزن مكبس * ولو انضغط المكبس بقوة لأدنى من وضع التوازن ثم 
ترك حرا فسوف يندفع لأعلى بشدة يفعيل قوة الغاز النضفط داخل 
الاسطوانه ومن شأن القصور الذاتى للمکبس أن بتسمب فی تجاوزه 
وضع التوازن مما یڑدی الى خلخلة الغاز وبالتالى يعود المكبس ال النزول 
لاسفل ويتجاوز مرة أخرى وضع التوازن ويضغط الغازء وتستمر دورة 
التمدد والعودة الى الانكماش هذه المرة بعد الرة 2 تماما مثل حركة الكون 
الترددية غير أن تلك المنظومة المهملية لن تستمر فى التذبذب 
الى مالا نهاية , وذلك لأسباب عديدة ء فمع كل حركة علوية للمكبس 
يتمدد الغاز فى الاسطوانة ولكن بمقدار يقل قليلا عن حركة. المكبس 
ويعنى تأخر الغاز بهنه الطريقة انه يتعرض دائما لقدر محدود من عدم 
التوازن بالنسبة للجھاز وينتج عن ذلك أن انتروبيا الغاز تتزاید قليلا 
فى كل دورة مع محاولة الغاز استعادة حالة التوازن ٠‏ وتتجلى هذه الزيادة 
فى الانترو بیا على هیثه ارتفاع فى درجة حرارة الغاز » ویاتی هذا الار تفاع 
على حساب طاقة الکبس . وبالتالى تتباطا تدریجیا حركة الکبس الى أن 
تصل النظومة مع الوقت الى الثبات ولکن مع ارتفاع درجه حرارة الغاز 
وزيادة الانتروبیا ولو كانت هناك .»اکینه تحرك الکیس فسوف تستمر 
الح رکه الترددیة الى أن تتوقف عملية التغذية الخارحية بالطاقة ء وعندئذ 
ستبدأ <ركة الکیس فى التباطؤ الى آن ٹتوقف تماما فى نهاية الطاف 








او 

E ١‏ صم 
<< 172 2ر 
۲ ت79 دی 92 1 

مات اک 


6 


. که 


فک ۴-۱ 


الشکل 7 ٣‏ نموذج جديد للکون لو تغلب الكون فی مشوار 
عودته إلى الانکماش على مشاكل المراحل الاخيرة ء عن طريق صورة من 
القذاذة ء فسوف يكون من شانه أن يكرر الارتداد من وضع لوضع للاہد . 
غير ان تاثیر الاحتكاك الكونى سيولد انتروبيا على هيئة حرارة > وسوف 
ترتفع هذه الحرارة بشكل تدريجى مع كل دورة الى ما لا نهاية ولتلافى 
هذه الظاهرة طرح اقتراح بان يبدا الكون كرة جديدة مع كل دورة ٠‏ تحتمل 
أن تتغير فيها الانتروبیا وكل الخصائص الفيزيائية الآخرى 


ما فى الكون الحقیقی فان الانتروبيا التولدة نتيجة التباطوٌ فى 
«التمدد تكون بالغة الضآلة 2 حتى انها تقل كثيرا عن تلك الناجمة عن الضوء 


العام واحد 


ويبدو للوهلة الأولى أنه مع استمرار تزايد الانتروبيا فى 


الكون سوف تتباطا الحركة الكونية الى أن تتوقف فى نهاية الامر 
غير أن الامر لايمكن أن يجرى على هذا النحو لان كونا یتسم بمثل هذه 
الحاذدية الذاتية لن بكون من شأنه مطلقا آن يصل الى حالة توازن - 
“والا فلا مفر من أن ینقیضی غمجال الجاذبية يشكل موردا للطاقة 
"لا ينضب مما یفسح المجال لاستمرار التذبلب الى مالا نهاية وتفيد 
"الحسابات بان نطاق هذه الذبذية يتزايد فى واقع الأمر 


۴۹۲۳ 





ف ١۔۰‏ 


الشکل ۱ - ۶ : منقلومة معملية محاکیة للكون اللرددى ۰ لو ضغطنا 
الكبس بقوة لم ترکناد حرا لصوف يعلو ويهبط بحبث يتعدد القاز الم 


«ينضفط فى صلسلة ترددية ملل الكون ہ وعلی غرار الشكل ( 5 - ؟ ) ۰ 


غير ان هذه الهرکا الترددية سوف تنواف تدریجیا مع الوقت ( الا لو كالت 
ننجری بفعل محرك ) مع تحول الحركة المنتظمة للمكبس الى حمركة عير 
:متتلمة ( حرارة ) للفاز ء بما ينفق مع قالون زيادة ااتتروبیا ۰ وعندما 
يصل المكبس الى وضع السكون سيتوقف نزاید اانتروییا ۰ غير أن ذلك 
لا يحدث فى الكون الحقبقى حيث ان الحركة القرددية تجرى تحت تائیر 
الجانيية وبالتالى پستمر تزاید اگلتروییا ( الحرارة ) يلا حدود ٠‏ 


ولو كانت الانتروبيا فى الكون تتزايد من دورة الى آخری فنحنىي 
بالتأكيد لا نعیش فى کون ترددی من النوع الوارد ذكره هنا اذا ؟ 


ان أكبر كمية من الانتروبيا فى الكون ( وبفارق ضخم ) هى تلك 


الوجودة على هيثة اشعاع خلفى ؛ ومع ذلك فهى ضئيلة للغاية وبا أن 
الانتروبيا الناجمة عن اشعاع الضوء النجمى فى دورة واحدة سابقة تکفی. 
لتغطية كل هذا الاشعاع الخلفى فنحن بالتالى نعيش على أقصى نقدير فى 
السورة الترددية الثانية لا أكثر 


ويرى بعض الفکرین أن الانتروبيا لا يمكن أن تتحمل مرحلة الكثافة 
البالغة فيما بين الدورات وبالتالى تبدا كل دورة وکانها تنش مزر 
جدید ولو انتهکت قوانين الديناميكا الحرارية عند المراحل النهائية 
للدورة فقد پنسحب ذلك أيضا على أى من قوانين الفيزياء ( مع بقاء 
الئسہمة العامة وهی آخر واحد من هذه القوانين الراسخة بعيدة عن. 
ذلك الاحتمال ) وبصل الامر بهذه الفلسفة فى حدها الاقصی ال 
الافتراض بأن كافة القوانن ودہما الثوابت الطبيعية ذاتها - مثل شحنة 
الالکترون ومعامل بلانك ( نسبة ال الفیزیائی الالانی ماکس بلانك. 
)Max Planck)‏ ر ۱۸۵۸ - ۱۹۶۷ ) - تتغير وتبداً کرة حديدة تماما 
فى کل دورة واذا لم يكن هناك شىء ینتقل من دورة لدورة . فهذا یعنی. 
آننا نتحدث عن آکوان منفصلة تماما فیزبائیا وبالتال يمكن أن تعتبرها 
تحمما ۷ نهائیا من الاکوان الوحودة فى وقت واحد وقد تكون القوانين 
والثوايت الطبيعية فى بعض منها ممائلة لا يحكم عالنا وبالتالى قد تنص 
فیها الحياة ۰ غير أن معظيها سیختلف کترا عن كوننا وبالتال لا مجال 
لأن "تقوم فیها حياة اما لاذا نبحث عن هذا النوع من الکون بالذات. 
فتلك مسألة تندرج فى اطار البيولوجيا ولا یوجد هن بين النماذج 
المطروحة للكرن سوى فثه صغيرة من شانها ان تبعث لدى علماء الکو نیات 
التساؤل عن احتمالات قيام الحياة فيها وقد يبدى هذا الانقلاب الغريب 
المتمثل فى استخدام البيولوجيا لتفسير الفيزياء أو حتى الفلك , محبرا: 
بالنسبة للقارىء وسوف يجد فى الباب السابع مزيدا من هذا النوع 
من التکهنات غير أن هذه الفكرة تکتسی طابعا فلسفیا فقط ء ولا تعد. 
نظرية طبيعية ولا ممكن ایجاد مبررات لها لا بالتجارب ولا الشاهدات 


INI 2‏ و200۱ 9 
توت ا فقو ود 2 4 ¥ 0 7 
کی در ا 


٦ے‏ ونم وعدم النظام فى الكون 


ٍ؛ا ولقد ذكرنا فى القسم )١  3(‏ أن أصل عدم التوازن فى الكون 

يعزى الى التغير الفاجی» فی شکل التوازن بالنسبة للمادة عندما تمددت 
كرة اللهب الأولى وانخفضت حرارتها والواقع ان السبب الأساسى فى 
عدم استقرد الكون هو انه کون متحرك " ويمكن بشکل أو بآخر أن نعتبر 
الحركة الشاملة للكون بمثابة نوع هن « التداخل الخارجى » مع منظومات 
الديناميكا الحرارية الجلیه للمادة والاشعاع ولقد شرحنا بدقه فى 
الباب الئسالث كيف أن هذا التداخل يعد ضروريا لخلق علم التناظر 
الزمنی ولكنه لا يكفى فى حد ذاته لتحديد اتجاه عسم التداظر الزمنی 
وثمة شىء ضرورى آخر یتمثل فى افتراض وجود تحركات دقيقة عشوائية 
وتسمی هذه التحركات فى بعض الاحیان بالفوضى الجزيئية ولو نظرنا 
إلى الكون ککل واعتبر ناه منظومة فرعية عملاقة فسوف تظهر مشکله 
تتمثل فى محاولة ايجاد تفسير « كونى » لهذه الفوضى الجزيئية 


ولقد ناقشنا من قبل واحدا من التفسيرات المطروحة وأوضحنا عدم 
سلامته وهو التفسير الذى يقول باننا نعيش بالقرب من قاع ذبذبة 
کونیه عملاقة حول حالة التوازن ء غير أن ذلك التفسير لا يتفق مع ما هو 
معروف عن التاريخ القديم للتمدد الكونى 


وثية احتمال آخر لا يقل غرابة عن سابقه وان كان اکثر منه شیوعا 
يكثبر ومؤداه أنه لیس هناك مجرد کون واحد ولكن تجمع كامل من 
الأكوان قد يصل عددها الى ما لا نهاية ويمكن أن يتحقق ذلك اما عن 
طريق دورات ترددية متتالية على نحو ما أوضحنا فى القسم السابق 
أو اذا انتقلنا الى مستوى الميكانيكا الكمية بأن تتعایش كل بدائل 
العوالم الكمية المحلية فى مصفوفة عملاقة من الأكوان المتوازية وأيا کان 
الامر » فمن شأن أى تجمع للاکوان أن تیم تحقيق كافة ال مجالات الأصلية 
الحتملة للتحركات الميكروسكوبية الدقیقة ومن ثم فان الكون الشهود 
انما هو مجرد عضو نمطى فى المجموعة اختير عشوائیا 


ويبدى. عدد كبير من الناس تشککهم ازاء فكرة وجود تجمع للاکوان 
ويؤثرون 2 فى تبريرهم لمسالة بد نشاة الكون المشهود بالتحركات 
الیکروس‌کوبية العشوائية القول بان الامود قد جرت على هذا النحو 
لانها ببساطة قد جرت على هذا النحو ! وأيا كانت وجهة النظر الراجحة 
من الواضح أن الكون التسم بعدم التناظر الزمنى لا يتطلب أية ظروف 
أولية فريدة بل انه يقتضى فيما يبدى نشأة ذات طابع بالغ الع.ومية 


۲۲٤ 


والعشوائیه على المستوى الیکروسکوبی ويعد هذا الطابع العشوائی 
الاو على وجه التحديد هو السمة المتوقع أن تنجم عن الفذاذة التى ذكرنا 
فى القسم ( ه ‏ ۲ ) أنها حدث مباغت تماما لا يمكن التكهن به 


ومن بين النتائج المترتبة على الافتراض التعلق بعشوائية التحركات 
الميكروسكوبية الأولية , أن التائیرات التى تصل من كافة الاتجاهات فى 
السماٴ الى الارض تتسم بأنها على درجة من الاستقلالية فالوجات 
الكهرومغناطيسية على سبيل الثال تصل باستمرار الى الارض فى صور 
متعددة منها الضوء النجمى والاشعه السينية وأشعة جاما وأهم من ذلك 
كله الاشعاع الخلفى الحرارى المتبقى فيما يبدو من الانفجار العظيم ذاته 
ولان هذا الاشعاع حرارى على وجه التحديد فهو لا يحمل أية معلومة 
تفصيلية بشأن كرة اللهب الأولى * وليست هناك رسالات تصل الى 
الأرض على هيئة موجات كرية منكمشة فمثل ذلك الاشعاع الكهرومغناطيسى 
التقدم يحتاج « معاونة » ميكروسكوبية خاصة غير أنه لا مجال لتحقق 
مثل هذا التعاون فى ظل ها تسم به التحركات الیکروسکوبية الأولیة 
من عشوائية مفترضة ( ولو كانت نظرية ويلر - فینمان تحظى 
بالمصداقية ما كانت هناك بالطبع حاجة لهذه الخطوة » حيث کان الاشعاع 
سيكتسب طبيعته التأخيرية التامة من خصاص الديناميكا الحرارية 
للمادة الممتصة ) 


رقد طرح عدد كبير من علماء الكونيات مفاهيم عديدة ومتباينة 
تماما لسالة النظام وعدم النظام فى الكون ومن أبرزهم توماس جولد 
وجون ویلر 

ويفترض البعض انه كان هناك وسط الفوضى الأولية « تخطیط » 
بارع » يحمل فى طياته » رغم عدم أهميته فی وقت الانفجار العظيم ذاته ء 
بذور معجزات مستقبلية ٠‏ اليس من الجائز أن تكون التحرکات الميكر وسكوبية 
الاواية تبدو لنا عشوائية بينما ھی تحجب تعاونا يجرى بين عدد لا حصر 
له من الجسيمات كل منها يتحرك بطريقة مختلفة ولكنها فى آخر الامر 
تصل الى نهاية واحدة مترابطة ؟ آمن الوارد أن يستمل الکون على نظام 
مستتر يتوارى خلف ما قد نراه من تحرك عشوائی ظاهرى لمحتويات 
الكون ؟ 

ولتصوير كيف يمكن أن يختفى النظام وداء الفوضى الظاهرية 
ابتكر الفيزيائى البريطانى ديفيد بوم (0صط80 ۳۵۷۵) تجربة بديعة فقد رر 
أحضر بوم وعاء شفافا به محلول دبس السكر وملعقة » ثم وضع فی المحلول 
نقطة صبغة واخذ يقلب فبدات نقطة الصبغة تستطيل وتتخذ شنگل 


7 


۰ 


خيط حلزونی نتيجة الدوران ومع استمراد التقليب ازداد الخيط رفعا 
ولولیة" حتى ان الناظر الى المحلول يحسبه للوعلة الأولى خليطا متجانسا 
یغادی اللون ولا شك أن الشکل الذى اتخذته نقطة الصبغة والمستتر 
:ا فى الحلول يعد عشوائيا ورغم أن بنية هذا الخليط الملولب بالغة التعقيد 

فاننا نقول ان النظام قد صار مستترا ولكنه لم يختف ويمكن أن تتضح 
هذه الحقيقة بشكل جلى عند دوران الملعقة فى الاتجاه العکسی حيث سنفاجا 
بفك اللولية ثم تجمع الخیط شيئًا فشینا لیعود فى النهاية الى شكله 
الأصلى على عیئثة فقاعة , لقد عاد النظام الى الظهود مرة أخرى ! وقد يكون 
الكون على هذه الشساكلة 2 وقد يحدث أن ببرز النظام الى النور فى وقت 
ما فى الستقبل ٠‏ 

وكان هذا على وجه التحديد هو ما تصوره جولد ففی عذه المرحلة 
من الكون لاشىء يحدث من قبيل الخوارقه أو المعجزات ٠‏ فالمنظومات 
الفرعية تتکون بشكل عشوائی وتتزاید انتروبيتها بالاسلوب العتاد 
ويتجل عدم النظام فى الكون بدلا من النظام فالعريات تتلف والناس 
يموتون والجليد ینوپ بينما تنتج عربات جديدة ويولد آناس آخرون 
وتتكون الثلوج مرة آخری وكل ذلك على حساب تبدد الطاقة وزيادة 
الانٹرربیا فى الكون الأرحب أى أن الفوضى الاجمالية تزداد ولكن 
ماذا لو جاء وقت فى المستقبل انقلب فيه هذا النمط من عدم الانتظام ؟ 
ولاشك انه من الوارد حدوث مثل هذا الوضع الغریب ولکی بتحقق 
ذلك دون الاخلال يحقيقة ان الکونات الیکروسکوبية فى الراحل الأولى 
للكون قد بدات تحركها بسكل عشوائی بالفعل ينبغى أن يكون كل 
جسم وكل عوجة كهرومغناطيسية قد تحركت فى مسار محدد بعناية 
ليقودها الى مثل هذا الخط الخاص من التطود فى المستقبل 

ولعلنا نفکر الآن فيما عساه أن يحدث فى النصف الثانی من مثل 
هنذا الكون الغریب فبدلا من أن تحول النجوم الهيدروجين الى علیوم 
وتبعث الاشماعات سوف ترد الاشعاعات من الفضاء السحيق بشكل 
مرتب بحيث تسقط على اس طحم النجوم الساخنة ' ثم تخترق هذه 
الاشماعات طبقات النجم ونتحد تدريجيا مع بعضها لتكون آشعة جاما 
ویسدمر التوغل الى أن يصل کل شعاع جاما الى جوف النجم فى الاحظة 
الملائية حيث يؤدى الى انتسطار ذرة علیوم وتفتتها الى مكوناتها غير 
الستقرة وفى ظل هذا الوضع سوف تبدو الاسطح « الساخنة » معتدلة 
الحرارة » بينما ستسطع الاسطع « الباردة » ٠‏ ولا كانت الأعماق الباردة 
نی الفضاء ستنقل ما تبقى لديها من طاقة الى النجوم ۰ فسوف بتبدد 
الظلام وتظهر السماء مضيئة وتبدو فيها النجوم كنقطة ضئيلة سوداء 
ملتشرۃ فی خافية منرة م ومنهمکة » فى امتصاص الطاقة 


املف 


أما على سطح كوكب مثل الأرض» فسوف يجرى کل شىء بالعکوس» 
أى سوف تتدضق المياه فى الأنهار من المنسوب النخفض الى المنسوب 
الأعلى وتصعد الأمطار الى السحب ثم تختفى وتتكون القلاع الرملية على 
الشواطىء تحت تأثير الرياح والبحاد ویتحول التراب الى بشر طاعنين 
فى السن ومرضى فی البداية ثم یکتسبون مع الوقت العکسی القشسباب 
والصحة والحيوية الى أن پنتهی بهم الامر فى أرحام أمهاتهم 

ومن الغريب أن هذا الأمر يبسو مضحكا رغم أنه يمثل ببساطة 
وصفا للعالم الذى نعيش فيه بالفصل ولكن بترتيب زمنى معکوس 
ولا يكتسى حدوثه أى وجه غرابة قياسا بممارستنا الحالية للحياة 
وها الاختلاف فى الوصف الا اختلاف لغوی ومن شان الخ البشرى فى 
عالم معكوس زمنيا أن ينطوى على عقل وذاكرة واحاسیس مقلوبة » فهو 
سوف يتذكر المستقبل ويتكهن بالماضى وبالطبع لن تنقل كلمات ذلك 
الانسان المعنى ذاته الذى نفهيه حاليا منها ویمکن القول باختصار ان 
عالم هذا الانسان سبيبدو له تماما على النحو الذى يبدو عليه عالمنا 
بالنسية لنا ب ومرة أخرى لن يتضمن هذا العالم أى شىء غریب 


ولعل الشىء العجيب فى المسألة أن عالمنا ذا الزمن « التقدمی » 
سيتحول الى عالم ذلك الانسان ذى الزمن 0 الرجعى » ( أو العکسی 
حيث ان هناك تناظرا ناما ) ويقتضى مثئل هذا التحول - على نحو 
ما آشرنا اليه آنفا ‏ درجة خارقة من التعاون بين عدد لا نهائى من 
النرات 


وعندما طرح توماس جولد هذه الفكرة فى البداية كان يتحدث على 
أسادى آنها تجرى فى اطار نموذج فريدمان للكون العائد الى الانکماش 

ويتسم هذا النموذج بان كل شىء قابل للانقلاب فيه حتى التمدد الکونی 
ذاته» بحيث يبدو نصفا السورة متماثلين تماما بالنسية للمعایشین لها 

وصوف یکون من شأن كل واحدة من فثتى السكان أن ترى النصف ال اص 
بها من الكون هو النصف « الأول  »‏ أو الجزء التمدد - وسوف تفترضص 
أن الكون ۰ فى مرحلة الانكماش « السابقة » كانه ١‏ بالفعل ٤‏ كان فى 
حالة تقلص ولكن السكان كانوا يرون کل شی يجرى « بالراجع » 

وذلك لان الديناميكة الحرارية وسائر مظاهر عدم التناظر الأخری ستہدو 
مقلوبة وبالطيع فليس من الغئتين من هو مصيب أو مخطیء من حيث. 
تقر بره للاولوية الزممنية ٠‏ فمن الخطأ أن يعتبر المرء أن واحدا من الانفجارات 
العظيية حو « البداية » والآخر هو « النهاية » . بل انه يمكن اعتباد كل 


منهما بداية ۰۰ فنحن لا نعلم على سبيل الثال فى آی من نصفی مثل هذ" 


لکوز سے 0 23 
١‏ ل سس ان : e‏ 

7 
7 


۷ 


6 


42 


ولاشك أن نموذج عالم متسم بتناظر تام ينطوى على شىء جذاب 
.ولكن هناك مش كلة واحدة هل یتماشی مثل هذا الاحتمال مع ما لدینا 
من" معارف بشأن المنظومات: الطبيعية ؟ ان من خصائص الكون المتناظر 
"زعا أن الأسباب فيه قد تاتی من المستقبل مثلما انها تاتی من الماضى 
ققد نحدث آشباء الآن لأن شخصا ما سيقرر ذلك بعد مضى ملايين السنين ! 
ومن شأن الضوء النجمى المنبعث من « النصف الآخر » من الكون صوب 
۔مستقبلنا أن يصلنا الآن ولكن بسكل زمنى رجعى» فيبدو بذلك اشعاعا 
متقدعا بدلا من متأخر ومن المحال أن نرى هذه النجوم فى المستقبل 
لانه بدلا من أن يسقط الضوء على أعيننا فيحفز حاسة البصر سيحدث 
الجکس تماما أى اذا نظرنا الى هثل هذا النجم أرسلت آعيننا الضوء 
صوبه بدلا من أن تستقبله منه ولاشك أن مثل هذه الظاهرة تتسم 
بعدم الوضوح 


ولا يقف الامر عند عجزنا عن رؤية هذا العالم المقلوب فی الستقبل. 
بل. انه ليس بمقدورنا كذلك الاتصال باهله والسبب فى ذلك هو آنهم 
سوف یکونون یعیشون ويفكرون ويستنتجون بطريقة عكسية بالنسبة 
لنا وان ما نری انه معلومات ۳ سيكون بالنسبة لهم یمثایه انتروبيا 


واذا كانت امکانیة انتقال الاشعاع من نصف مثل هذا الکون الى 
نصفه الآخر قاثمة فمن شان ذلك أن يقصى احتمال أن پاتی التبدل 
فجائیا ولذلك تكهن جون ویلر بحدوث انقلاب تدریجی - عللى غرار 
التبدل المدى فى المحيطات ‏ تتباطأ فى اطاره مظاهر عدم التناظر الزمنى 
حتى تتوقف تماما ثم تبدأ دورة الرجوع واذا كان الامر كذلك فلابد 
أن تكون هناك من الآن بعض المؤشرات الدقيقة الملموسة الدالة على احتمال 
حدوث « الانقلاب المدى » فى وقت ما فى المستقبل البعيد ولقد اخذت 
هذه الفكرة بدرجة من الجدية حتى ان البعض فكر فى اجراء تجر بة واحدة 
على الاقل بغرض محاولة رصب مثل هذا التغر الدقيق فى مسلك الاشعاع٠‏ 
وتتمثل آسیاسا التجربة ( التى فشلت فى رصد ای منعطف مدى ) فى 
البحث عن موجات ميكروويف كهرومغناطيسية واردة من المستقبل 


واذا كان الكون التبدل زمنیا يعد نوعا من الفضول الفكرى المثير 
الذی ینم عن الخيال اخصب الذى يتمتع به علماء الكونيات فربما كان 
.من الافضل عدم المبالغة فى أخذه بمأخذ الجد٠‏ ومم ذلك فان احتمال أن يكون 
من الوارد أن تعكس الاشیاء مجر اها ليبعث على التكهن بأن الزمان ذاته قد 
يكون دوریا ولقد افترضنا فى مناقشاتنا حتى الآن أن طبوغرافيا 
الزمن تاخذ شكل خط مستقيم مع تتابم جلى للأحداث ( ولا بهم فى 


IA 


.ای اتجاه هو ) » ولكن ماذا لو أن طبوغرافيا الزمان تأخذ شكل دائرة بدلا 
من خط مستقيم ؟ ان مثل هذه الطبوغرافيا تبعث على وجود کون ذى زمان 
ترددی 

وترجع فكرة العالم الترددى الى عصر أرسطو على الأقل لم جاءت 
بعد ذلك بکثر نظرية النسبية العامة وأبرزت عددا من الاوضاع التى 
يتصل فيها فيما يبدو التاریخ الستقبلی للأشياء بماضيها غير أنه لم 

يتضح مطلقا حتى الآن مدى ما يمكن أن تعنیه هذه الأارضاع فى الواقع 
ات و لذلك فان وقع مثل هذه الاحتمالات على الفلسفة يكتسى قدرا 
كبيرا من الحيرة ولا مجال للارادة الحرة فى کون یتسم ہزمان مغلق 
فلا پیکن أن تتغبر ظروف منظومة ما حسب الملشیئةء لأن مستقبلها سيكون 
هو نفسه ماضيها وبالتالى ترتهن حالتها الحالية بمسلكها الستقبل 
وهذا على وجه التحديد هو ما نسعى الى تغييره ! 

ولو كان مثل هذا النوع من الكون على درجة من التعقيد » ويتضمن 
عددا كبيرا ومتنوعا من التفاعلات لا كان هناك على الأرجح احتمال أن 
نجد مشل هذه القيود على مسلك المنظومات الطبيعية ويقتضى الأمر 
بالطبع أن یتسم هنا الكون بالتناظر الزمنى حتى تكون هناك فرصة لان 
« يرجم » الى حالته الابتدائية ولو أن نموذج ( جولد ) يتضمن قدرا 
كافيا من التفاعلات والتداخلات المعقدة فمن الشکوك فيه أن تمر 
الظواهر العنيفة المميزة له بسون أن يلحظها أحد ٠‏ وقد يكون من الافضل 
ازاء ذلك أن نفترض وجود دورتين دورة تمددیة ودورة انكماشية على 
أن يتخذ عدم التناظر الزمنی فى واحدة من الدورتين اتجاها معينا ثم 
ينقلب هذا الاتجاه فى الدورة الأخرى ٠‏ ولیس هناك « بداية » أو « نهاية » 
فى مثل هذا الکون ولكن نفترض أننا « سنبدا » بالانفجار العظيم 
الذى نشأ به کوننا ويعد الكون حاليا فى مرحلة تمدد » وسوف يصل 
مع الوقت الى حد أقصى من الحجم يعود بعده الى الانکماش حتى يصل 
الى انفجاد نهائی من شانه أن يعصف بکل البنيات والملومات وتدخل 
المحتويات المادية السورة الجديدة من التمدد والانكماش بعدم تناظر 
معكوس الاتجاه ‏ أى أن الوقت سيجرى بالراجم بالنسبة لنا وفی 
نهاية هذه الدورة العکوسة زمنيا يقع انفجار عظيم آخر من قبيل ذلك 
الذى جرى فى ماضينا ۰ ولا يمكن لأى شی ذى تبعات آن يصلل الى الجزء 
الخاص بنا من الكون » من هذا الجانب ذى الزمان المعكوس غير انه من 
شأن الضوء النجمی المتراكم أن يظهر فی الا نفحار العظيم على هیثه اشعاع. 
فيما يمكن أن يعد على الصعيد الطبيعى بمثابة الكون ‏ وتفيد بعض 
الحسابات البسيطة بان هذا الاشعاع من شأنه أن يسيب خلفية ح رار یق 
تصل فى وقتنا هذا الى ثلات درجات ٦‏ 


۲۹ 


6 


42 


42 
٦‏ 7 
ا 
وو 
ره 
سسسسس ےا 


بداية 
نهاية 
' بدابة 


الشكل ١)‏ ہہ ) الکون لترددی جری - .م و ی و ل ل ىو 
أ۱ 1 3 
تحاء > 
0 وقی ١‏ یب 
لدو ٠‏ معکو 
۴۰۹ کا ۱ 
1 ء ۱ ل 
لعملیا 
ت ۱ 
سس 
ود 
۰ 
حده 
فی داثر ۱ 
عفلقة 


0 بد 
طلم جع ند 








0 
وس جک 
2 


سے 


9 


4 


اجنسے البتری ف اللودت 


الباب السابع 


١ - ۷‏ وقع مفاهيم المكان ‏ الزمان على الجتمع 


يعتبر الجنس البشرى حیوانا اجتماعيا ولا یسستثنی من ذلكہ 
العلماء وتدخل عملیة وضع النظریات العلمية فى اطاد عمل اجتماعی 
وثقافى له جوانب خلقية ودينية واقتصادية وسياسية ولاشك أن. 
الاساس الفکری لأى نموذج علمى للمكان والزمان والكون يتأثر بالضرورة 
بالصورة الموجودة من قبل لوضع الجنس البشرى فى الكون 


وفى القابل فان ما تحقق من تقدم عمل ونظرى فى الفهم العلدى. 
لفيزياء الکان - الزمان والکون له وقعه على الجتمم شانه فى ذلك 
شان أى نشاط فكرى بشرى آخر٠‏ ولم يحظ هذا التقدم دائما بالمصداقية 
الكاملة التى تؤهله للدخول فی النبع الرئيسى للمعرفة وأحيانا ما كان 
وقع النماذج الجديدة للكون يثير درجة من الاستنكار والنفور حتى انها 
كانت تلقى معارضة شرسة قد تصل الى حد العنف , مثلما حدث فى 
الثورة الکوبر نيكية " 


وكان الناس قد اعتادوا الرجوع الى الدين للرد على أية أسئلة تتعلق 
بسنية الكون وتطوره وخلق الاشیاء وأقدارها وكانت الاكتشسافبات. 
الصلمية تدخل عادة فى مواجهة هع الآراء الدينية 2 وكثيرا ما تعرض العلم 
لشتى صور الهجوم ء وكان واحد من أوجه النقد التی ينعرض لها التفسير 
العلمى لثل هذه الموضوعات الجوهرية هو طبيعته التجريبية ولا كان 
الدين يقوم على الايمانث والعقيدة فليس من الوارد أن يتطوذ التفسير 
الدينى على ضوء ما تسفر عنه التجارب من نتائج ما العلم فهو يقوم 
أساسا على الملاحظة والاختبار » ومن ثم دائما ما تطرأ تعديلات على وضعه. 
وفقا لنتائج التجارب والشواعدہ وهذا هو مکمن فائدته ولا تشكل 
مسألة التعديل المستمر فی الآراء العلمية نقطة ضعف بل بالعکس 
فهى مصدر قوته ہیں ء شأنه فى ذلك شأن الجنس البشرى » یتطور“ 
صوب صود اکثر تعقيدا » وبالتالى أكثر قوة ٠‏ کت 


YY 


6“ 


والواتع أنه من النادر ( فى العلوم الطبيعية على الأقل ) أن تحظى 
عر 9 ما بقبول تام ثم پتضح بعد ذلك آنها خاطئه بالعنی الحرفی 
للكلددة نها هی نظریات نیوتن للمیکانیکا ونماذج الکان والزمان 
© المستضشيطة منهاء وقد خدمت ببکقاءة على مدى ماثتى عام او يزيد » ومازالت 
"سے سرت هذا وکون آن نظر بات الشسبية وميكانيكا الكم 
قد نسخت هذه النظرية السابقة ۰ فهذا لا یعنی أن نيوتن کان على خطأ 
وانما يفيد بان حدود صلاحية نظرياته صارت معروفة ویژکد ذلك أن 
كلا من نظريتى النسبية وميكانيكا الکم تتضمنان الميكانيكا النيوتونية 
بصورة تقريبية > وان کانت تلك الآخيرة تنطبق مکفاءة بالِغه على الأمور 
اليومية المعتادة فى العالم فلا أحد يفكر وو أن ٠‏ يستخدم 
النسبية العامة فى حسابٌ مسار طائرة على سبيل المثال 7 








ومن شأن العلم أن يطور داشا الوصف الرياضى للطبيعة الى 
الأفض ل أما المجتمع فهو يعكس هذا التطور فی اطار المنظور التخر 
المتمثئل فى أن النظريات الجديدة بشأن المكان والزمان والاكوان تأتى 
اجنس البشرى بمكان فی الكون وربما كان هذا الوقع الاجنماعی هو 
آهم سيب يجعل الاتشان پواضل أبحاثه فى هذا الميدان وقد 7 
الجتمع لآلاف السنين يقو بقوم علو الدين ولم تصدر خلال هذا الزمن 


احا رات شافية بالنسيبة لما کان لور من تساؤلات د حول هذه 2 
الكو نية * وكم اندلعت من معارك وعمليات قيمع وقهر وبفضاء عندما عملت 
الجماعات الدينية علی فرض معتقدات معينة على سائر الجتمع ! وعلی 
النقيض عن نت قان آلجتم القاکم عل العلم ٠‏ رقم انه لم يتشا الا منذ 
أعوام قليلة فی عمر التاريخ تقد ارجد اجابات بسیطه للمديد من 
الاسئلة الساخنة التى عجر طويلا آمل الدين عن خلها . وذلك دون آن 
تندلم حروب ولا قهر ولا بغضاء فيما بين انصار الآراء الحلمية المختلفة ء 
لأن العلم لا يتعامل عم العقائد ولکن یقوم على الحقائق * وان بناء نسوذج 
کون لا يحتاج عفيدة وك جحتاج تلسكويا: الم قبت ان شيا ما خاطی 
فهو خاطی * 

وقد شهدته السخوات القليلة الماضية انهيارا للثقة في العلم 
والتفسير العلمى للطبيعة . کا شهدت فی الوقت ذاته انهیارا للفهم 
التقلیدی للدين ۰ غير أن هذا الانهيار الاخر أسفر عن.نشسأة صور عديدة 
وغریبة ومتنوعة من النظم والممعقدات الرجعية ٠‏ فحلت الخراقات من جديد 

محل المنطق ‏ وکثیرا ما تلجأ الطوالف والجیاعات الديئية الى كنس 
کت والفاهيم العلمية بأنواعها ‏ المختلفة , ثم تفر یغها بعد ذلك فى 


سفسطة علمية كهنوتية زائفة ويسهد العام الغربی عودة ال الاعتمام 


Af 


بالسحر والشعوذة والاطباق العثائرة والاتصالات الروحية ۰ وقد استغلت 
الجماعات الدينية المتطرفة الغرائب الحقيقية التی تتسسم بها بعض 
الظراهر الطبيعية ونبذت التفسيرات: المنطقية واستبدلت بها مجموعة 
من الأساطير والخزعبلات وضعتها على هيئة خليط من الافکار اللشوشة 
الکذوبه د ثم ألقت بها فى وجه العلم 


ولا شك أن هذا الانهیار فى النهج العلمی » والردة. الى أسلوب 
التخریف الذی كان سائدا فى القرون الوسطی » یعزی قى جانپ منه الى 
تقلب الفاهیم فیما بين العلم والتکنولوجیا مما أسقر فى عقول البعض 
عن حركة ارتدادية ضد العلم بسبپ عيوب التکنولوجیا ۰ ويعد التلوث 
والحرب النووية والهندسة الوراثية وغيرها أمثئلة على سبوء استخدام 
العلم على هيئة تكنولوجيا ٠‏ وقد كان من شأن السطحية الاستهلاكية التى 
تتسم بها الرأسمالية » وانسلاخ الناس وعزلتهم فى مجتمع صاد يعمل 
بالزراير » والبنايات الشاعقة والاستعاضة عن العقل البشرى. بالحواسب 
الآلية وافساد الكوكب بالصناعات المتعطشة للطاقة » آن اسهمت كلها فى 
حدوث انقلاب مفاجی: وقوی مه القیم العلمية ومن آلدهش آن نفس 
الجتمع ۰ التشسبم بالسسلوکیات القائمة على الحصول على أعلى مقابل 
للتكلفة » بناهمض بشدة كافة صور البحث العلمى التى ليست لها 
استغلالات تكنو لوجية مباشرة 


ويعد البحث فى مجال المكان والزمان والاکوان دراسنة أكاديبية فى 
اللقام الأول وربما كانت نظرية النسبية العامة هي النظرية العلمية 
الكبرى الوحيدة التى ليست لها ( حتى الآن ) تطبيقات تكنولوجية ء ومن 
ثم فهى موضوع « آمن » وأحيانا ما یکون. البرد لاستمرار البحث فى 
عنم الموضوعات هو أن العلم #تقدم على جبهة واسعة ء فالبحث فی مجال 
ما 2 ينيد السبيل بالنسبة لجالات اخری عن طريق تطبيقات عملية أكثر 
ملاءمة علاوة على ذلك , فمن شان الاكتشبافات الجديدة , حتی لو كانت 
فى نطاق أكاديمى بحت أن تسفر فى بعض الأحيان عن تكنولوجيا 
جديدة وتعد نظرية ماكسويل للكهزومغناطيسية مثالا تقليديا لذلك 
حيث انها وضعت كنظرية رياضية بحتة هدقها توحيد خصائص الكهر باء 
والمفناطيسية فادت مباشرة الى التكهن بالموجات الكهرومغناطيسية التى 
فتحت الطریق أهام الا تصالات اللاسلکة والراديو الخ 


ودغم أن هذا ١‏ الراق صحیع بالتاکید ء يرى المألف انا حجة فى 5 
التکنو لوجیا * ود هم الانسان للکوٹ هو اقوى دافم ۳۳ مب 


ھت 


۹ ۹ 


ومما .بعك على الآسف أن مجتمعنا الحديث القائم على الوصطية بضحی 
پالعرفة فى سبيل العائد ٠‏ ومع ذلك فمازالت المعرفة هى أكثر شی* بمیز 
,اسان عن ساثر الخلوقات واذا لم يكن من شان الجتمم ان 

یلفظ العلوم فى سلة واحدة مع التكنولوجيا ء فلابد من توجیه قدر کبیر 
من الاهتمام للمعرفه والفهم 

وفى المجتمعات ذات الموارد سو عادة ها تکون مسالة وضع 
المجهود البحثى فى مكانها الصحيح فى ترتیب الأولويات عملية صعبة 
فهل هناك ا سط مہ رولت بالخ 
الخصوصية العلمية کمسالة بنية الکان - الزمان ؟ 

ومن السهل دائما أن يتصور الرء أن العمل قد بلغ مداه وكم 
ساد اعتقاد قبيل اكتشاف نظريتى النسبية والکم بان علم الفيزياء 
قد صار مستهلكا بشکل أو آخر ! ۰ وكان يخال أن النظر بات الموجودة 
تغطی معظم الظواهر المعروفة باستثناء بعض الأشیاء الشاذة التى لم 
تكن فى ذلك الوقت تتوافق معها وليس بوسم المرء أن يعرف ماهية 
الاکتشافات الكبرى التى ينطوى عليها المستقبل لانه لیس من شان 
النظريات الجارية أن تبعث على التکهن بحدود صلاحیتها فلم يكن 
هناك من سيب يبعث على توقع فشل الميكانيكا النيوتونية عند تطبيقها 
على حالة الذرة 

أما النظرية الحالية بشان الکان - الزمان فهى مختلفة فى هذا 
السياق» حيث « تتنبا » فى الواقع نظرية النسبية العامة بحدود صلاحيتها 
و بمواضع فشلها ۰ وهی ما تعرف باسسم الفذاذات ٭ وتعد هذه الواضع 
هى حدود المكان ‏ الزمان التی لا تنطبق عندها نظرية النسبية ٠‏ ولذلك 
لابد من نظرية جديدة ومن نموذج جدید ۰ وهذا يعنى اننا لم نفرغ 
بعد من اکتشاف کل أبعاد علم الفيزياء ۰ آما عن ماهية النظرية الجديدة ء 
فتلك مسالة حدسية بحتة ۰ وقد يصل الامر بتلك النظرية ال التخل 
تماما عن مفاهيم الکان - الزمان 2» بل قد يكون من شان مجتمعات 
الستقبل الا تستخدم بالرة هذه المصطلحات ۰ وعلی آية حال ٠‏ فالشىء 
الاكيد حاليا هو آنتا سنکون کمن يدفن رأسه فى الرفال لو تجاهلنا 
مسالة تحدى الفذاذة 


۳۳۹ 


٠‏ ۲ الحياة فى الكون 


ولقد كان تطور رؤية الانسان للمکان - الزمان والاکوان على مدى. 
مثات السنین القلیلة الاضية مصحوبا بمفاهيم متغيرة بشان مکانة البشر 
فی الكون وکانت الثقافة الغربية فى عصر ما قبل کوبر نیکوس تضع 
الانسان فى قلب کل شىء ۰ وکانت الارض » التی وجدت لخدمة الانسان» 
بمثابة المحور الذى تدور حوله عجلات الكون ولم يكن لبئية الکون. 
برمتها من هدف سوى بقاء الانسان الذى يعد بؤرة كافة الأنشطة 
الطبيعية وفوق الطبيعية ٠‏ 


واذا كان من الصعب التزحزح عن الفكرة الانوية المتعلقة يمكانة. 
الانسان على الارض فان الارض ذاتها لم تمد تحظى بأية خصوصية 
بل صار وضعها نمطيا يتمائل من زوايا عديدة مع وضع كل أجزاء الكون 
ولم تعد الشمس » بكواكبها التسعة نوعا فريدا من النجوم ء وهناك ملایین. 
من النجوم المائلة لها متناثرة فى الجرة ولم تعد ہا کذلك نوعا 
فریدا من الجرات » فهناك ملاین من الجرات المائلة منتشرة فى الکون. 
المحسوس واذا كانت شمسنا ومجرتنا على هذا ا من 8 
فهذا يبعث على أن نتصور أن كوكبنا ومحيط حياتنا ومجتمعنا انما تعد. 
هى الاخری سمات نمطية للكون ومن منطلق هذه الرؤية للأرض فى 
هذا النظور الكونى صار العلم الحدیث يرى « الحياة ٤‏ كواحدة من مراحل. 
تطور التنظيم فى الکون فلقد تكونت الذرات من كرة اللهب الأولية 
ثم تكونت النجوم التى احتضنت عملية تطور النوى العقدة ثم شهدت 
المناطق الاكثر برودة حول النجوم تكون الجزیثات التى تتسم ببنيتين. 
اکثر تعقيدا ‏ وتأتى المادة البيولوجية كخطوة تالية فى التنظيم, 
الميكر وسكوبى للمادة ويتضح من هذه النظرة الحديثة أن الحياة نشأت 
بطر بقة طبيعية من المادة الخام التى انتجتها النجوم ٠‏ وأن نتخيل أن تلك 
السلسلة مقصورة على الأرض لهو عودة متغطرسة للاعتقاد الانوی الدى. 
كان سائدا فى عصر ما قبل كو بر نيكوس ۰ ورغم علمنا بان الناطق البعيدة. 
فى الكون تمائل المحيط القريب منا من حيث الفلك والفيزياء والكيمياء., 
مازال القول بأن المناطق الأخرى من الكون لها نفس السمة البيولوجية. 
كمنطقتنا » يشر قدرا کبرا من الحدل ويرجم ذلك فى جانب منه اي 
انه لم . يحدث مطلقا أن رصدت أية حياة خارج الادض » ولیس ذلك. 
فحسب » بل حتی لو كان هناك مثل هذه الحياة فسوف تکون۔'مسالة. 
اکتشافها بالفة الصعوبة ۰ 


بت 


ولو صح أن الحياة ظاهرة كونية عامة فسوف يؤدى ذلك الى تغر 
-جذرئ فى نظرتنا الشاملة لوضع الجنس البشری فى الکون ۰ ولا شك أن 
یظجم ما سیطرا من تعديل فكرى فی هذه الحالة لن يقل عما جرى بعدما 
" تکشف فی عصر ما بعد کوبرنیکوس ء من أن الأرض كجرم فلکی ما هی 
الا مجرد بقعة لا قيمة لها فهل هناك احتمال لان تکون الارض النابضة 
بالحياة شیئا لا قيمة له كذلك ؟ 

قد يكون مفيدا أن ندرس بعض أسياب ما تتسم به البیولوجیا من 
.طبيعة مضللة أولاا تبعث الملحوظات المذكورة آنفا بشان توحه الفیزیاء 
والكيمياء فى كل مكان » على التكهن يأن الحياة ان وجدت 2 فسوف تقوم 
على أساس النموذج الأرضى وبالتالى لو أن الحياة على الادض نفهومة 
جيدا يمكن التكهن بحالتها بعيدا عن الأرض وكل ما هو مطلوب هو 
توفر بيئة ملائمة للنشاط البيولوجى ۰ وترتهن البيولوجيا الارضية بحالة 
.عدم التوازن المستقر فى الديناميكا الحرارية ء الناجمة عن قرب الادض من 
۔مصدر ضخم للانتروبیا - وهو الشمس ٠‏ ويمكن القول بشكل تقريبى عام 
اننا نعيش فى ظل درجة حرارة متذبذبة ومن الصعب تصور وجود حياة 
فی ظل ظروف مختلفة ٠‏ والواقع ان المستغلين بالفلك ما كان لهم أن يروا 
:المادة البعيدة لولا آنها فی حالة عدم توازن٠وقد‏ تحدثنا باسهاب فی الابواپ 
السابقة عن حالة عدم التوازن البالغ التى تظلل الكون كله ومن ثم 
هناك بلا شك تذبذب حرارى حول هذه الأماكن البعيدة علاوة على ذلك 
هناك مشكلة الاستقرار فالحياة لا تحتاج عدم التوازن فحسب . وانما 
تحتاج أيضا زمنا فلقد استغرق الامر ثلاثة بلايين سنة لان تتطور 
البيولوجيا على الارض من الزواسب الطينية الأولى حتى الجنس البشری 
وتمثل هذه الدة نسبة كبيرة من عمر الشمس ٠‏ ومن شان أى تفير طفيف 
فى شندة اضاءة الشمس أن ياتى بتبعات رهيبة على الميزان البیئی الدقيق 
الذى تقوم عليه أكثر صور الحياة الأرضية تعقیدا ويفيد علم الفلك 
.الحديث بان الشمس تمد فی حالة استقرار فائق ٠‏ ورغم أن مطلبنا الحيوى 
.من الشمس هو عدم التوازن الذى تحدثه فى المحيط حولها نتيجة تدفق 
كميات هائلة من الاشعاعات منها ء فان هذا التدفق لا يمثل أى خلل یذکر 
فی بنيتها الداخلية وتستقرق رحلة الفوتون من الضوہ الشمسى فى 
التوسط ثمانى دقائق لتصل من سطح الشمس الى الأرض ٭ آما انتقاله 
من جوف الشمس الى سطحها فهو يمتد ال مائة الف سنة ! ان ذلك يعنى 
أن عدم التوازن فى الديناميكا الحرارية قی الحیط الشمسی » لا يمثل 
بالنسبة للشمش سؤى تسرب كمية بالغة الضآلة من الظاقة من سطحها 
لیس هناك اذن تعارض بين عدم التوازن فى الديناميكا الحرارية والاستقرار 
طويل الاجل صحيح أن النجوم تمر قرب نهاية عمرها :بمراحلن من 


نيلف 


النشاط العنيف وعدم الاستقرار ولكن هناك نسبة كبيرة من النجوم 
مثل الشمس ٠‏ ظلت تشع بانتظام لبلايين السنین. وكلها تصلح اذن للابقاء 
على الحياة من حولها 


وعلاوة على مطلب الدینامیکا الحراریة لايد من وجود مواد خام, 
اساسية لقيام الحياة ويضاف الى ذلك أن العمليات الكيميائية الدقيقة 
اللازمة لبد التجمع التلقائى للجزيثات العضوية بالغة التعقيد » قد تفرض. 
قيودا صارمه على نوع البيئة الملائمة للبيولوجيا وقد شهست سنوات. 
ما بعد الحرب تقدما كبيرا فى فهم الظروف الفيزيائية والكيميائية التی. 
تتكون الحياة فى ظلها ففى عام ۱۹۵۲ جرت فى معامل جامعة شیکاغو 
تجربة مدعشة. حيث عمل ستانلى میلر (2116۲ رعاصها5) وهارولد اوری. 
Harold Urey‏ على محاكاة الظروف التى يعتقد انها كانت سائدة على 
الارض قبل ثلاثة أو أربعة بلايين سنة واستمرت التجربة بضعة ایام, 
تمكن فى نهايتها الباحثان من الحصول على كميات كبيرة من الجزيئات 
العضوية المهمة ورغم أن ما تحقق من نتائج يبعد كثيرا عن تكوين مادة 
حية , فان هذه التجربة ء وما تلاها » شكل سندا لجبهة النضال المدافعة 
عن الرأى القائل بانه لو توافرت مجموعة كبيرة من الظروف»فسوف تتكون. 
سريعا كميات كبيرة من كتل البناء الجزيئى التی تسبق نشأة الحياة 
وتكمن أهمية هذا الاكتشاف فى أن كافة صور الحياة الأرضية » من اليكتير یا 
الى الانسان , تتكون من تآلفات بين عدد صغير من مثل هذه الكتل * وقد 
يكون من العسير ترتيب تجرية معملية ترمی الى أن تتكون تلقائيا ولو أدنى. 
صورة من صور الجياة على مدی أسبوع أو حتى عقد من الزمان » ولكن 
العدید من علماء الکیمیاه الحيوية یعتقدون بدرجة تقترب هن اليقين آن. 
التجربة لو امتدت لبلايين السنين فسوف یتحقق مثل هذا الحدث 


وثمة داي يقول ان الرحلة الانتقالية من كتل البناء الجامدة الى آول. 
شىء حى قابل للتکاثر ذاتیا ء تفوق کثیرا فى تبعاتها البيولوجية کل مراحل. 
التطور التالیة من الکائنات الحية البدائية الاوی وحتی کل صور الحياة 
المعقدة التی تصر الآن سطح الأرض وتعد الخطوة الأولى هى اضعف. 
حلقة فى السلسلة ومازال حال هنه الخطوة بعیدا تماما عن الوضع النهائی ٠٠‏ 
ومع ذلك فلو تسلحنا مؤقتا ہما یشعر به علماء الكيمياء الحيوية من. 
تفاؤل » سوف نخلص الى أن معظم النجوم الممائلة بصفة عامة لشمسنا 
لو أن لها من الكواكب ما یتسم بنفس الطابع العام للارض ؛ فسيكون من. 
شأنها أن تنشا عليها الحياة ومما يبعث على الاسف انه ليس مة وسيلة 


للتحقق من وجود كواكب مثل الارض ٠‏ خارج الجموعة الشمسية بل“ 


ان الأرض ذاتها لا يمكن رصدها من أقرب نجم باستخدام تلسکوں:ڈی. 
59 


۹ 
9 


۹ 


6 


42 


«قدرة هعقولة بسيب ضآلة حجمها والعكس صحيح » حيث لا تتيح 
تلسيتكوباتنا الارضية رؤية شىء هن الكواكب الصغيرة الموجودة فى 
المذموعات الشمسية الاخری وعلى 1 حال , فان مجموعتنا سے 

ب“ذاتها تحتوی على كواكب أخرى ممائلة للأرض ( المريخ والزهرة ) ء وتعزز 
النظريات المتعلقة بتكون الكواكب الرأى القائل بأن معظم النجوم تدور فى 
.فلکها أجسام ممائلة ولقد اكتشفت اجسام كوكبية مختلفة عن الأرض 
( أضخم منها كثيرا ) حول بعض النجوم القريبة » ويتكهن بعض البيولوجيين 
باحتمال قيام حياة فى ظل الظروف السائدة هناك والتى تختلف بدرجة 
كبيرة عن الظروف الارضية وتقوم الحياة كما عهدناها على الكربون 
,وهی تحتاج على الارجح كميات كبيرة من المياه ء ولكن من الجائز أن تكون 
.هناك آنواع آخری من الحياة قائمة على أسس كيميائية مختلفة تماما 
وأيا کان الامر 2 فان هثل هذه التكهنات لاتشكل فى الرحلة الحالية أهمية 
كبيرة بالنسنبة للقضية العامة » آما بيت القصيد حاليا فهو هل الحياة ممتدة 
عبر الكون آم آنها « معجزة » عارضة يختص بها ركننا الضئيل * ولا تسهم 
الكيمياء الحيوية الخيارية الا بمقدار ضثيل فى تعزيز الاحتمال الاول فى 
«مواجهة رجاحة الاحتمال الثانى 


ولعل السمة البارزة فى التطورات الأخيرة فى فهم الاسس الكيميائية 
للحياة ھی وجهة النظر التنامية والتى تفيد يأن المادة البيولوجية هى 
نوع من الحالات الفيزيائية للمادة ‏ الغازية والسائلة والحامدة والبيولوجية 
- تتکون بشكل طبيعى وتلقاتی فى ظل ظروف ملائمة وقد كتب عالم 
الفلك الامریکی كارل ساجان ٥ج858‏ آتعه يقول : « ان أصل الحياة 
على الكواكب اللائمة يبدو مكتويا فى كيمياء یں کا والحقيقة , اننا 
ببساطة لا نعرف حاليا ما هى احتمالات قيام الحياة ف فى آماکن آخری من 
الکون ولكن ربما لو أطلقنا العنان للخيال بشىء من التفاؤل الشوب 
بالحذر لتصورنا الكواكب الاهولة شيئا عاما فى الكون 


ومن هذا المنطلق نش علم البيولوجيا الخارجیة ( ج٥‏ اہتنا ه) 
الختص بدراسة الحياة فيما وراء الأرض ولا يقوم هذا العلم حتی الآن 
الا على كم هائل من النظريات الافتراضية ! وثمة طريقان تجريبيان 
'أساسيان مطروحان بطبيعة الحال بهدف اكتشاف أية حياة خارج الارض 
«وتمثل الرحلات الفضائية الباشرة الاسلوب الاقوم فى هذا الجال غير انها 
تمد صفة عامة أضعف أملا ولقد كان من شأن النجاح المبهر لبرامج 
الفضاء أن فجر اهتماما کببرا بامكان القيام برحلات الى عوالم آخری ۰ بل 
ء بالآمل قى مصادفة صور آخری للجياة ٠‏ ولا شك اننا لو اقتصرنا على 


5 


مجموعتنا الشمسية ذات الكواكب اف فمن المنطقى أن نفترض أن 
تكنولوجيا المستقبل سوف تتيح تحقيق هذا الاحتمال * صحيح ان احتمال 
مصادفة صور للحياة على هذه الكواكب الشقيقة ضئیل ولكنه ليس 
مستسیلا واذا كانت الملومات التوافرة عن الظروف المحيطة بالریخ 
ر وریما الزهزة أيضا ) لا تشجم على التکهن بوجود حياة علیهما فهی 
لا تتمارض معها كذلك بل ان من انم من يرجح وجود کائنات حية 
بدائية تماما على واحد على الاقل من الک و كبين , ولا شك أن مجرد العنود 
على بكتيريا واحدة على الریخ لیستحق الف تکهن انه سیکون بحق 
اکتشافا عمیق الاثر فى منظورنا التطور باستمرار للکون 


وعلی آية حال ء فاذا لم تکتشف حياة. خارجية فى الجموعة الشمسية ء 
فلن تكون المسألة هجرد بناء صواریخ آکبر واقدر لتنطلق صوب النجوم ۰ 
فاقرب نجم يقع على بعد ٤‏ سنة ضوئية ( ونشير على سبيل المقارنة الى أن 
القمر يبعد عن الارض بمسافة ١‏ ثانية ضوئية ) » وبالتالى فان الرحلة 
اليه » بالسرعة الصاروخية المتاحة حاليا > ستستغرق آلاف السنین+ولا شك 
أن الاجیال القادمة ستتوفر لها سرعات اكير ولو توصل الانسان ال 
انتاج مر کبات تقترب من سرعة الضوء فسوف يكون. من شأن عامل التمدد 
الزمنى أن يقلل مدة الرحلة ويتيح قطع مسافات تصل الى آلاف السنين 
الضوئية ‏ عبر المجرة ‏ خلال عمر الانسان الفرد. غير آنه نتيجة 
« لعامل التوأم » الذى تناولناه آنفا ء سيعود الرواد ال الارض بعد مضى 
آلاف السنين على انطلاقهم وبالتالى سيجدون المجتمع الذى أوفدهم قد 
اندثر منذ زمن بعید وبغض النظر عن المشكلات التقنية التى ستواجه 
عملية انتاج وسائل نقل فضائية تقترنٍ من سرعة الضوء ؛ فان كمية 
الطاقة المطلوبة لبلوغ مثل هذه السرعة تمد بالغة الضخامة حيث يحتاج 
الامر مليون مليون طن من الوقود لتحقيق 7٩٩‏ من سرعة الضوء 


ومن الوارد أن نکتشف فى المستقبل آليات دفع جديدة ( وقد طرحت 
بالفعل بعض الافکار ) ولكن ثمة عوامل أساسية توضح أن أية وسيلة 
تقل فيما بين النجوم ‏ لو امکن فى الاصل انتاجها ‏ سوف تستنفد قدرا 
ضخما من مواردنا الأرضية ۰ وقد يقدم الانسان على مثل هذه المغامرة 
لو كان هناك دافع قوى لذلك کان تكون هناك فرصة أكيدة للاتصضال 
بحضارة عاقلة أخرى ٠‏ ولو كانت هناك مثل هذه الفرصة فسوف تواجه 
الانسان مشکله آخری رهيبة 2 وهی این سیجد هذه الحضارة ؟ وحتی ‏ , 
لو كانت الحياة ظاهرة كونية عامة . فالى أى مدی تتمائل صور الحياة فی 
المناطق الختلفة ۰ ۷ أحد يستطيع أن يتكهن بذلك الا بسكل خرافی ,بالغ 

2 


> 


7 


علاوة عق ذلك فليست هناك طريقة تحظى باتفاق عام لاختبار مدی 
عمومية الحياة العاقلة فى الكون 


۹ 


030 ولو افترضنا من قبیل التفاؤل نشاة کائنات عاقلة وتطورها على 


® 


أى كوكب تس بح ظروفه بقيام الحياة فان التقديرات تفيد بأن عدد 
الحتمعات العاقلة فى مجر تنا يناهز عشرة أمثال متوسط عمر هذه الحتمعات 
مقاسا بالستین وهذا القدار الاخر لیس معروفا بالطبع وهو پرتھن 
الى حد ما بما نعنيه « بكلمة عاقل » 


وتنسب للمجتمع البشری حضارة يبلغ عمرها بضعة آلاف من 
السنین ۰ وهو ما بقارب زمن دماره من خلال التکئوئوجیا ولو كان هذا 
هو القیاس . و کانت تجربتنا نمطیه » فربما كانت هناك عشرات الالوف من 
الکواکب فى الجرة تحظى بحضارات عاقلة ما لو قدر عمر التجمعات 
التحضرة بملايين السنين أو يزيد ء فسوف تکون هناك عشرات أو حتی 
مثات الملايين من الکواکب اللمأهولة فى المجرة ° 


ویبدو کل ذلك مثيرا ولکن تظل مسألة الى أين نتجه بنظر نا 
بلا حل » فالجرة تحتوی على ماثة بلیون نجم وحتی لو كان منها مائة ملیون 
مهيأة لقيام حياة عاقلة عليها > فالامر يقتضى أن تختبر آلافا من الکوا کب 
قبل أن يكون لدينا احتمال معقول للنجاح » ويستوجب ذلك القيام برحلات 
الى كافة النجوم من هذا القبيل والتى تقع فى حدود مسافة مائة سنة 
ضوئية من الأرض بتبدی من ذلك أنه من الصعب مقاومة النتيجة ا حتامیة 
التى تفيد بأن تحقيق اتصال حسى فيما بين الحضارات « الكوكبية » 
مسألة بالغة الندرة فى الكون ( ومن الطبيعى أن تكون هذه النتيجة 
مشوبة بتحفظ وهو 4 دوافع الحضارات الغريبة عنا والتى قد تكون 
متقدمة على حضارتنا بما قد بصل الى ملايين السنين ء ليست معروفة ء 
بل وقد لا تكون مفهومة بالنسبة لنا ) 

ورہما کان وجه الاعتراض الرئيسى على فكرة الرحلات الفضائية 
فيما بين النجوم هو عدم وجود آهداف مخططة مباشرة لها ولقد كانت 
الر حلات الاستکشافیه الارضية تجرى دائما اما للاستعمار أو التجارة 
أو لغرض اعلامي_ ٠‏ ویمکن استبعاد الهدفن الأول والثانی فى حالة الرحلات 
الفضائية فمن الحماقة أن يفكر أحد فى نقل شعوب بأكملها أو مواد 
استهلاكية لمسافات تقاس بالسنين الضوئية ‏ وهذا يعنى ان التبادل 
الاعلامى فى هذا المحال ‏ هو أهم هدف يمكن ان تسعی اليه المجتمعات 
المتخضرة ومددام الامر كذلك فلیست ثمة حاجة للانتقال الى النجوم 
البعيدة لتحقيق مثل هذا التبادل الاعلامى حيث يمكن أن يتحقق ذلك 


۳۳۲ 


عن طريق الاتصالات اللاسلكية على سبيل الثال وما من شىء فى الوجود 
يمكن أن ينتقل أسرع من الموجات الكهرومغناطيسية ء وبالتالى تعد .هذه 
الوسيلة ء من حيث الوقت اكفاً اسلوب للاتصال ومرة أخرى نجد 
أنفسنا نواجه مسألة الى أين نتجه ببصرنا وقد تكون نسبة الحتمعات 
المتحضرة فى الجرة ٠‏ التى وصلت فى تطورها الى امكان الاتصال بالرادبو 
ضئيلة 2 مما يجعل مسالة تحديد الموقع أكثر صعوبة غير أن من شان 
أى تلسکوب رادبو متوسط الحجم آن یمسح الالاف من مثل هذه الواقع, 
فى محاولة لالتقاط رسالة من نوع ما وبع التلسکوب الرادیو الوجود 
فی اریکیبو فى بورتوریکو هو آضخم واحد فى العالم و تتیح امكا نا نبه. 
الاتصال مع أى جھاز مماثل فی المجرة 


وقد جرت فى السنوات الأخيرة محاولات لرصد أية اشارات رادیو 
تكون واردة من حضارات قريبة فى المجرة ولكنها لم تكلل بالنجاح 
علاوة على ذلك فقد أرسلت اشارات من الارض ورغم أن الفكرة برمتها 
قد تشكل تبديدا للوقت وا ال ۰ فالامر يستحق بلا شك بعض الجهد فى 
محاولة تحقيق مثل هذا الاتصال نظرا لاعميته الضخمة ولكن ينبغى. 
ألا بغیب عن الأذهان أنه حتی بسرعة الضوء فان موجات الراديو تحتاج 
مائة عام لكى تصل الى حضارة تبعد بمقدار ماثة سنة ضوئية ٠‏ وهذا 
يعنى أننا لن نتلقى اجابة ء بغض النظر عن احتمالات الضياع ء قبل مائتی, 
سنة على الاقل 


ولا كان الانسان قد بدأ بالفعل فى محاولة تحقيق مثل هذا الاتصال ». 
فلابد من مراعاة شىء » وهو انه لو كان هناك احتمال للنجاح ء فهو بعزی. 
الى أن متوسط عمر الحضارات التقنية يبلغ ملايين السنين وبما أن. 
مجتمعنا التكتولوجى لا برجم الا لبضعة عقود » فسوف يكون « أصبى » 
واحد من بين مثل هذه الجتمعات فى الجرة , وبالتای فأى هجتمع سيبعث. 
ردا سيكون من شأنه أن يتفوق علينا ۰ بدرجة تتجاوز المقارنة بل وريما 
الفهم والادرالد ‏ سواء من حيث التطور العلمى أو الثقافى أو الاخلاقی 
ولا شك أن المنتج الاكثر ذكاء فى مجتمعهم قد لا يكون بيولوجيا بالمرة 
بل سیکون على الأرجح ذكاء ميكانيكيا آليا 


وقد تتسبب المعرفة المستمدة من الستقبل العلمى فى الحاق المزيد. 
من الضرر بالحياة الارضية ولكن حضارة يبلغ عمرها مليون سنة لابد 
أنها عملت على حل المشكلات الاجتماعية الخاصة بها - وريما وردت 


الينا فقط معلومات بشأن تکتولوجیا جديدة وقد تسبقها معلوهاتي” ‏ 


بخصوص اقامة مجتمع جديد کت 


TY 


2 


- ۳ ما مدی خصوصية الكون ؟ 

بي ریبعت علی الدهشة آن عشی سنوات من دراسة الفلك پاستخدام 
.الرادیو علمت اليشرية عن مسائل الخلق وتنظيم الکون أكثر مما آفادت 
به آلاف السنين من الدین والفلسفه وقد يكون مفیدا أن ندرس كيف 
:ساعم التقدم الحدیث فى علم الفلك والفیزیاه والکونیات فى التعرف على 
الصورة العلمية للجنس البشری فى الکون ومقارنة هذه الصبورة 
بالعتقدات الدينية التقلیدیة 


وتتمثل نظرة الانسان التقليدية للكون فى انه خلق لأغراض هعينة › 
فكل شىء مرتب على نحو ما هو عليه من أجل راحة الانسان وملامة الحياة 
البشرية فهناك كثرة من المياه للشرب ومن الهواء للتنفس وهناك 
'الغلاف الجوى بمتص الاشعاعات الضارة الواردة من الفضاء أما الشمس 
-فهى ترسل الضوء وتبعث الدفء نهارا ثم تغيب عتا لنخلد الى النوم ليلا 
,وهی تشم بالقدر الذى يهيىء درجة حرارة تجعل الحياة مريحة » و کل ذلك 
:فى اطار من الاستقرار ‏ صحيح أن بعض الكوارث الطبيعية تحدث بین 
.الحين والحين ولكن ليس فى انجلترا ! أليس كل ذلك جميلا بدرجة 


لا تصدق ؟ 


ران لمن الصعوبة بمكان أن نحدد کم عو دقیق ميزان الحياة على 
'الصعيدين الفيزيائى والکیمیائی ولقد نشات الحياة وتطورت على هذا 
الکو کب ومن ثم فقد تأقلمت مع الظروف السائدة واذا كان العالم قد 
-خلق على النحو الذى يخدم راحتنا فنحن أيضا قد خلقنا پشکل يتلام 
معه ولا أحد بوسعه أن بقطم بمدی ما يمكن أن يطرأ من تغير على 
«الترتيبات. الكونية قيل أن تصیح کافه صور الحياة مستحیلة وکنبرا 
ما يتردد أن أية تغيرات طفيفة فى عدد محدود من الثوابت الطبيعية ء مثل 
.شدة قوى التماسك الذری من شأنها أن تؤدى الى تغيرات رهيبة فى 
.ظروف الکون فلو أن قوى التماسك الذرى هذه زادت بنسبة طفيفة 
۷۳ تاجاوز آحادا قليلة فى المائة لكان من شأن الهيدروجين ‏ وهو وقود 
الشمس وأهم عنصر لبقاء الحيا على الأرض - أن يتحد سريعا ويتحول 
كله الى هليوم فى اطار انفجار عظيم غير أنه نظرا لعدم توافر المعلومات 
الكاقية والملائمة بيشأن مسلك الادة الحية فى ظل عدد كبير ومتنوع من 
:الظروف لابد من توخى الحذر فى تقرير الاستنتاجات النهائية بشان 
-مدى ما يمكن ان تتسم به البيولوجيا من قلقلة وعدم استقرار فی هذا 
#الكون 


YE. 


وهناك رأيان متعارضان فيما يخص وجودنا الأول هو أن الكون 
قد خلق بطریقة خاصة جدا نتيح تطور الحياة والجنس البشرى ٠‏ أما الثانى 
خهو أن الاشياء لو كانت على غير ما هى عليه لما كان لنا وجود من الاصل 
غير أن الرأيين يتماشيان مع القزل بان وجود الحياة « يقيد » الكون بضرورة 
أن تكون له سمات معينة بدرجات متفاوتة ومن وقت لآخر پخرج علينا 
بعض العلماء و یصفون وجودنا ذاته بأنه" « اتساق » مع سمات معينة فى 
کون 

ولعلنا , کمثال أول على هذا النطق . نذکر بأن محتویات هذا الکتاب 
تناولت پاسهاب طبوغرافیا الکون وبنیته الهندسية وعدم التناظر فيه 
ولکن لم يذكر شىء عن حجمه ومن شأن ضخامة الکون المظيمة أن تثير 
الرهيةٍ 0 بادیین من الم المنتشرة فى الفضاء وتتصل ديلها اقات 


سے م نغضها بتلآنينَ الستين الضوية + وله اعدا على 
تصور المقاييس أن نتخيل أن مدار الأرض حول الشمس ہ الذى يناهز 
قطره ۲۰۰ مليون کم قد تقلص الى حجم قطعة العملة المعدنية الصغيرة 
وفى مرکزها بقعة ضئيلة تمثل الشمس + والتستبة والتناسب سوف يقع 
أقرب تجم علی بع فيلو مترين ۰ آما الجرة قسوف تکون كبيرة بدرجة أن 
تخطی سطح الأرض وسوف تقع مجرة أندروميد! ‏ وهی الجرة الوحيدة 
التى يمكن بالكاد ان ترى بالمين المجردة من الارض - على بعد قصف 
مليون كم ء أى نحو مكان القمر ٠‏ وفيما يتعلق بأبعد الجرات التي ترصدها 
أقوى التلسكوبات على الأرض ۰ فسوف تصل مسافتها الى بليون کم 
وقد ذترنا أن كثافة الكون تعد بالغة الضآلة ولا تزيد فى التوسط عن 
ذرة واحدة لكل ألف لتر من الفضاء ولو أن کل الادة فى الکون ت ركزت 
فى فقاعات بكثافة ا ما فسوف یصل حجم ما تحتله هذه الفقاعات ا یذ 
۰- ۲۸ من ١‏ من الفضاء ا متاح ! 


فلماذا یتسم الکون بکل هذه الضخامة ؟ 


ولعلنا نتذکر فی البداية أن الكون لیس ثابتا على هذا الحال ء بل 
انه یتمدد وهناك دلالات قوية على انه كان فى الماضى فى حالة كثيفة 
للغاية وبع التمدد ضروريا ليحول دون سقوطه الى داخل ذاته ليؤول 
الى نقطة الفذادة ۰ ويتباطا تمدد الكون ( على الأرجح ) على مهل وبمعدل 
يرتهن بكثافة امادة التى تبث على تناقصه + ای لو كان الكون اکٹر اف" 4 
لجری التباطژ بشکل اسرع کنیا ٦ ٠‏ 


SNN 7 رص رج‎ 
ta EEE 
ل‎ ۶ 00 ESED IWIN] 
5 
5 0 


> 


وهذا يعنى أن قيمة الكثافة الحالية للنجوم حسبما نقدرها . مرتبطة 

بعمو"آلکون ۰ ولیس هناك من بين نماذج فریدمان للکون - التی وصفغناها 
فق " الباب الخامس - نموذج سيط يتيح على سبيل الثال وجود نجوم. 
قريبة من بعضھا لا يفصل بينها سوى بضعة أيام ضوئية فى کون يصل 
عمره الى عشرة بلايين سنة 


رهنا تبعث البیولوجیا ويحتاج التطور البيولوجى بلايين السنين 
فى الواقع لکی يصل فى النهاية الى الکائنات العاقلة ( الانسان ) فالتطور 
هو عملية تدرجبة بالغة البطء وتتضمن سلسلة ضخمة من البدايات 
الفاشلة ٠‏ وهی ترتهن بعدد فائق من الحوادث الدقيقة التی تتوالى وتنتقل 
من جيل لآخر 


ومن ناحية آخری تقوم الحياة على الأرض ( وأية حياة أخرى على 
الارجح ) على الکربون وقد تكون هذا الكربون نتيجة اتحاد عناصر أخف 
فى النجوم الثقيلة منذ بضعة بلايين من السنين ويستغرق الامر ملايينه 
السنين لكى تنشأ النجوم ويتكون الکربون بداخلها » ثم تنفجر ومن 
ثم .لو كان غمر الكون أقل كثيرا من بلايين السنين لا كنا خلقنا بعد لنراه 
الكون“اذن على هذه الدرجة من الضخامة لانه على هذه الدرجة من القدم 
وهذا. یعنی .أن وجودنا ذاته يقتضى أن تكون النجوم على هذه الدرجة من 
التباعد الشاسن وانه ليبعث على السخرية أن الظروف اللازمة لنشاة 
الحياة العاقلة تعد ھی ذاتها السئوله عن الحيلولة دون وجود اتصال 
حسى بين هذه الموالم العاقلة 


وهناك برهان آخر على مدى ضخامة الأرض ٠‏ وهو هذه الأعداد الفائقة 
من النجوم فى السماء فبنظرة خاطفة الى ليل السماء يخال للمرء أنه 
هناك الملايين من النجوم غير أن ذلك انطباع خاطى» , حيث لا يمكن 
لشخص متوسط فى قوة ابصاره آن يحصر أكثر من بضعة آلاف نجم على 
أقصى تقدير اما باستخدام التلسكوبات البصرية العادية فيمكن رصلہ 
بلايين البلایین من هذه النجوم + ولو جمعنا نظريا عدد الذرات فى كل منها 
لوصل الى رقم يفوق الادراك ویقدر بنحو ٠١‏ ** ٭ فلماذا هذه الضخامة 4 


يثير حجم الكون فى هذا السياق بعض الحيرة ففى نماذج 
قريفمان المتمددة أبديا لا حدود لحجم الکون > الأمر الذى بستوجب وجود 


عدن غير محدود من النجوم المستمرة فی انتشارعا للخارج بشکل مستدم 
وفی كافة الاتجاهات غير أنه ليست هناك وسيلة بصرية تمکننا من رؤية 


۳۳۹ رو ول و ای 000 
کے پک زار ره رك 

7 رون رال ات JR‏ اما لی 

4 متا 2 


كل هذه النجوء, وحتى لو كنا نعيش فى کون من نوع النموذج المعاود 
للانكماش » والذى یتسم بحجم محدد » لما كان فى وسعنا فى هذا الوقت 
أن نرى الا جزء| من هذا الحجم مهما كانت قدرة التلسكوبات المستخدمة ٠‏ 
ويرجع السبب فى ذلك الى أن أقصى مسافة يمكن أن يراها المرء فى کون 
يبلغ عمره عشرة بلايين سنة هى عشرة بلايين سنة ضوئية لان حد 
الابصار یقف عند الحدث الافق على نحؤ ما ذكرنا فى القسم ( ۰۵ - ۲ ), 
والحدث الافق يبتعد عنا بسرعة الضوء ٠‏ اذن كلما كان الکون آقدم كان 
الحدث الافق ابعد وهذا یعنی. أن العدد الفاثق من النجوم فى الکون 
يعزى الى السافة الكبيرة التی يبعد بها الحدث الافق » والتی ترتهن بدورها 
بعمر الکون 


وهناك سوّال أساسى آخر مشابه للسؤال السابق وهو : « لاذا يبدو 
الكون مظلما ؟ » وقد أجيب على هذا السؤال فى الباب الخامس فى سياق 
مناقشة تناقض ( أوليرز ) ۰ غير أن ما ذكر لا یمثل فى الواقع القصة كلهاء 
لان الکلام كان مقصورا على الضوء النجمى٠‏ وقد بدأ الکون بانفجار ملتھب 
ثم أخذت درجة حرارته فى الانخفاض منذ ذلك الحين يسيب التمدد الى أن 
وصلت الى ثلاث درجات أو نحو ذلك ٠‏ فوق الصفر الطلق السماہ اذن 
ليست فى حالة ظلام تام » ولكنها تشم ضوءا بالغ الضعف يأتى مكانه فى 
أقصى نطاق الاشعة تحت الحمراء فى التوزيع الطيفى * وتستخدم تلسکوبات 
راديو خاصة لرصد هذا « اليريق الفضائى » الابتدائی وقد يبدو انه 
لیس ثمة ما يبرر لاذا لم تكن درجة الحرارة ۳۰۰ درجة مطلقة ( أى درجة 
الحرارة العادية ) بدلا من ثلاث درجات ؟ وعلى أية حال , لو كان الأمر 
كذلك لا كان لنا وجود ۰ ويعزى ذلك للسببين الآنيين أولاا ان هذه 
الدرجة قريبة من تلك السائدة على الأرض » ولا مجال لتولد عدم التوازن 
خی الدینامیکا الحرارية وهو الشرط الضرورى لقيام الحياة الا على 
كوكب تزید حرارته كثيرا على حرارة الكون يما يتيح تبخر المياه فيه 
ولا كانت المياه تعد هى الاخری ضرورة حيوية ء فلا شك أن ثمة مشكلة ما ٠‏ 
ثانيا ۰ واه من ذلك ان مثل هذا الضتوی العال من الاشماع. ھن شانه 
آن پمنع ˆ تكون المجرات”” 2 وذلك عن طریق « آلهيمتة » علی الماذة بواسطة 
قوه : جاذبيتة وما کان للحياة أن" تقوم بدرن المحزات 


وقد جرت محاولات عديدة أخرى للوقوف على احتمالات التوافق بين 
الحياة العاقلة والسمات الرئيسية للکون ققد طرح عالم الریاضیات 
البرنطانى برانذون کارتر 09۳46۲ 82382008 السؤال التالى « لماذا تعد 
التى تقل فی:شدتھا عن القوى الكهربية فى الذرة :بنسیْة ٠‏ میتی 


۳۳۷ 


4 
% 


العاذبیة عق هذه .البرنجة من الضعف ؟٭ ولعلنا نتذکز 4 الجاذبية 38 


تتحکم ف حركة الکون وقد أثبت كارتر ۰ بعد أن درس تطور النجوم , 
أن هذه النسبة تحدد عمر النجوم » وأن النجوم القديمة المستقرة تعد شرطا 
,اشاسیا لقيام الحياة العاقلة 


وعلى صعید آخر تناول ستيفن هوكينج وبارى کولینز واحدة من 
کشر المسائل غموضا وأعصاها على الحل وهی « ناذا يتسم الكون بهذه 
الدرجة من التوحيد فىالخصائص » وقد نوقشت هذه المسألة بطرق. 
عديدة وأشرنا اليها بايجاز فى القسم ( ه ‏ ۵ ) ۰ وبرى مموكينج وکولینز 
أنه لا مجال لان تنشا المجرات وتتطور الا فى کون یتسم بمثل هذا التوحيد 
فى خصائصه ويقوم هذا الرأى على دراسة للظروف الأولية على المستوى 
الواسع لحركة الکون , واللازمة لاستتباب التوحيد فى الظواهر التالية ٠‏ 

وكمثال أخير فقد سبق أن أوضحنا ضرورة توافر عدم التوازن. 
فى الديناميكا الحرارية فى الكون كشرط لوجود الحياة ٠‏ ویعد عدم التناظر 
الزمنى فى العالم » وهو السمة الجلية فى الحياة البومية ۰ عاملا آساسیا" 
لا غنى عنه لهذه الحياة 

ولا حدال أن هذه المناقشة تغطى القائمة التى يمكن حصرها ء لهذم 
الاعتبارات البیو کونیه ومن شأن دراسة أية سمات أساسية أخرى. 
للمکان - الزمان أن تؤدى الى النتيجة ذاتها ۰ ولعله من الهم أن ندرك آن 
وجود الحياة العاقلة فى الكون لا « يفسر » هذه السمات , وانما هو شيل 
بأنها لو كانت مختلفة اختلافا بينا عما ھی عليه ء لما وجد الانسان ٠‏ وقد 
أشرنا فى الباب السادس الى أن بعض علماء الكونيات يرون أنه ليس ثمة' 
کون واحد , بل العديد منها » وكل من هذه الأكوان یتسم بمجموعة مختلفة 
من الظروف وربما من قوانين الفيزياء كذلك ۰ أما السبب فى وقوع الاختيار 
على کون بمثل هذه السمات الخاصة ( الضخامة وتوحد الخصائص. 
ودرجة الحرارة المنخفضة الخ ) لنعيشش فيه ء فهو أن هذا هو النوع 
الوحيد الذى يمكن أن نعيش فيه ٠‏ 

واذا كانت بنية الكون على النطاقه الواسع - ونعنى حجمه وما تتسم 
به المادة من توزيع وعدم توازن - تبدو مقيدة بوجود الكوزمولوجيات ء 
فان البنية على النطاق الصغير لها وضع معكوس ٠‏ وتفيد وجهة النظر 
الدينية التقليدية بان البنية المحلية ۰ الارض وسمات سطهها > 
والشمس لخ تمشل تنظيما خاصا للكون وجد مع بدء الخليقة 
وعلى النقيض من ذلك يفيد العلم الحديث بان منظومات النجوم والکواکب 
على النطاق الصغيد قد تكونت بشکل طبيعى وتلقائى من كرة اللهب 
الأولية ای أنه اذا كان الرأى الدينى يقول بان لشاة الكون كانت 
تتضمن هذه البنية منذ اللحظة الأول یفید العلم على وجه التحديد بعكس 


2 مک ر 2 

۳۳۸ و و ل هرس انان 
A SE‏ 
۰ 5 


ذلك فقد بدأ الكون بتوازن محلى مع ترتيب عشوائى للتحركات. 
الدقيقة ۰ وكانت البداية تتسم بحالة من الفوضى ٠‏ ونتيجة للتمدد الکونی 
تشكلت تلقائیا من الفوضى بنية منظمة ولا مجال الا أن تكون الحالة 
الميكروسكوبية للكون عند نشاته ء عشوائية تماما ولم تعد ثمة ضرورة. 
لان یفترض المرء أن تنظيم العالم يحتاج جهة تنظيمية تعمل على خلقه بشکل 
خاص فمشل هذا التنظيم يأتى بصورة طبيعية مستمدة من قوانين 
الفيزياء ومن تمدد الكون فى ظل مجموعة بالغة الضخامة من الظروف. 
الابتدائية الدقيقة 

ومن ثم تشكل الصورة العلمية المستنتجة انقلابا ملفتا ولم بعد. 
ثمة مجال لآن يعزى طابع البيثة المتاخمة لنا » ہما فى ذلك وجودنا ذاته , 
الى احدات محلية خارقة بينما لا تتماشى معها بنية الكون على النطاق. 
الواسع ء وانما يبدو الآن أن الكوزمولوجيا حى العامل الأآساسی بينما 
يجرى الوضع المحلى بشكل تلقائى ۰ وهذا يعنى أنه لو توافرت الخصائص. 
الشاملة المناسبة لكون ما ء فسوف يشهد لا محالة تكون النجوم والكواكي. 
ونشأة الحياة والحياة العاقلة 


ولعلنا نقول الآن ردا على السؤال الوارد فى عنوان هذا القسم وهو 
ما مدی خصوصية الكون ان الكون یتسم فى شموليته يوضم بال 
الخصوصية ولكننا لا نلحظ هذه الخصوصية على المستوى الحل * 

وقد تکون هذه النتيجة المتناقضة مم المذاهب العقائدية 2 بغيضة الى 
نفس القارى * الذی ینبغی أن برجم الفضل فى وجوده الى توزيع المادة. 
والى الاشعاعات المنبعثة هن المناطق البعيدة فى الأوقات المبكرة من عمر 
الكون ء بدلا من الاعتقاد فى أنه كوكب الارض قد خلق خصيصا لخدمة. 
حياته وبغض النظر عن مدى عمومية الحياة كظاهرة کونیة سنجد. 
من خلال هذا المنظور أن ظهور الجنس البشری فى الكون انما هو حدث. 
كو فى 

لقد ابتعد العلم كثيرا عن المفهوم التوراتى لنشأة الکون فالتوراة. 
تقول ان الضوء دالدف»» التنظیم والحياة ۰ كلها ظواهر انبثقت من الظلام. 
والعدم ء وان الكون عمل من صنع الله تلبية لتحريض مسبق لبناء كيان. 
فى مكان وزمان موجودين من قبل ولكن بلا آهمية اما الفهوم العلمى 
الحديث فهو على النقيض من ذلك تماما » حيث يفيد بان الكون بدأ بضوه 
مبهر وحرارة لافحة ثم انخفضت حرارته وحل فيه الظلام ٠‏ وازاء النص رر 
التوراتى القائل « فليحل الضوء » جاء الرد العلمى يقول « فليحل الظلام >" 
وذلك لانه لا مجال للاستفادة من الطاقة الكامنة فى الشمس من ال 


7 


۹ 


قيام الحياة على الارض ۰ الا فى ظل کون مظلم وبارد علاوة على ذلك 
خان المكان والزمان ذاتهما بعتبرعميا علماء الفیزی“ ائنن من الكيانات 
الطبيعية وتوضح نظرية اینشتین للنسبية العافة كيف أن حدثى ظهور 

ره المادة وتبددھا الانفجاریین بجریان على « حافة » الکان - الزمان واذا 
کان الكون قد نشا منذ عشرة بلايين سنة بالفعل وليس منذ زمن غير 
محدود فهذا یعنی أن المكان ‏ الزمان قد بعث أيضا الى الوجود فی 
التوقیت ذاته وتعد الفذاذة الأولى بالفعل حدثا بلا سيب مسیق حيث 
لم يكن هناك قبلها مكان أو زمان - أو أى شىء مادى على الاطلاق - ليحتوى 
هذا السبب وأن یتخیل المرء وجود اله فى مرحله تسبق نشسأة الکون ء 
وآن يكون هناك ما يحرضه على صنع الكون ء لهو شىء مضلل وناجم عن 
خلع الصفات البشرية على الآلهة ٠‏ ولا تحتاج المفاهيم من قبيل « السبب » 
و « التاثير » مجرد وجود « زمان » تعمل من خلاله فحسب . وانما تحتاج 
أيضا وجود عدم تناظر زمنى غير أن الزمان ء وبصفة خاصة سمة عدم 
التناظر ء هما من خضائص العالم المادى ولا معنى لهما الا من بعد نشاته , 
بل ومن بعد نشاته بفترة طويلة » بعد ما تكون حالة التوازن الأولية قد 
تبددت نتيجة التمدد الكونى ٠‏ 


ولقد شهد التاريخ تطورا فى المحاولات البشرية الرامية الى ايجاد 
قوى خارقة تبرر بها خصائص الظواهر الطبيعية وليست هناك أسباب 
واضحة لهذه الحاولات وقد تصورت المجتمعات البدائية ء التي لم تكن 
لها معرفة بالعلوم الفيزيائية ء وجود آلهة ص شتى الانواع ۰ كل منهم 
بقدرة معينة 2 فینهم من يجلب الظر ومنهم من يسبب الفیضانات ومنهم 
السئول عن الضوء وهلم جرا ٭ وكان الئاس يسمون عؤلاء الآلهة الاوائل 
بالصفات البشرية 2 حيث كان يعتقد أن لهم أجساما مادية يشبهون بها 
الانسان بينما لا تختلف قدراتهم العقلية ودوانعهم كثيرا عما يتصف به 
الأطفال ٠‏ وكثيرا ما كان الاله پتخلہ فى ذهن الناس صورة القاتل الخارق 
المشترك فى النزاعات القائمة بين القبائل المحلية 


ومع تطور العلوم الفيزيائية وبزوغ عصر النهضة بدأت هذه 
الاعتقادات تنقشع تسريجيا من محالات الفيزياء دالفلك وبدأته فكرة 
وجود كائن. له جسبم انسان ویتسم دقوة خارقه تتواری فی عالم 
التسيان» حتى أن اللاهوتى البر نطانی جون روبنسون عبر عن ذلك بقوله 
ان الاله «:الذى فوق » صاد الاله « النى كان » ٠‏ ولم يترك علم الفلك 
مجالا لأية قوة:هادية خارقة فى السماء » وبدأت تظهر دتترعرع 'فكرة 
جديدة عن الاله بوصفه کیانا غير فیزیائی يتجاوز العالم المادى ٠‏ 


۳:۰ 


ورغم النجاحات المتلاحقة التى حققتها العلوم الفيزيائية فى تفسر. 


الظواعر الطبيعية دون الحاجة لوجود مسببات خارقة ء ظل الجهل بالنظم, 
البيولوجية والاجتماعية يفسح المجال لتصور وجود خوارق فى هذا الميدان ء 
فقد لا يكون الوجود الالهى ضروریا لتفسير حركة الكواكب ولکن مازال 
هذا الوجود حتميا عند التفكير فى نشاة الحياة وجاءت ثورة داروين. 
فأرجصت الوجود الالهى الى الوراء بمقدار ثلائة بلاین سنة تماما مثلما 
جاءت الثورة الفلكية وأخرجته تماما من حيز المكان فالجنس البشرى 
ليس بمعجزة وانما هو نتاج عملية تطور ‏ بدأت بحدث عارض بحت - 
واستمرت على مدى عصور جرت فيها سلسلة من تهيئة وتكييف الكائنات 
الحية البسيطة وتعد المساعى التدريجية لحل لغز الاساس الكيميائى 
والفيزيائى للحياة خطوة أخرى حتمية فى سبيل تفسير العالم المانى الحى 
وفقا للمبادىء العلمية ورغم أن التجارب المعملية لا تتوفر لها ملايين 
السنين اللازمة لتخليق مادة حية حقيقية من العناصر غير الحية ء فقد أمكن 
انتاج كتل بناء الحياة وفصل کائنات حية بسيطة داخل هذه الكتل 
ولم تعد اذن عملية خلق الحياة شيئًا غامضا وبذلك ننتقل الى الخطوة 
التالية وهی وجود اله وراء الحياة ويناصر البعض رأيا ول ان فهم 
الانسان للتنظيم الاجتماعی والاخلاقی من شأنه أن یبعد الاله تماما عن 
الشئون الدنيوية للانسان 


ومن ثم» فان العودة بالتفكير الى الوراء » وتصود ارتھان نشأة الکون . 


بصنيع الله فقط لهو تصور يائس فلقد آدت أنانية الانسان التجلية فى 
اضفاء الصفات البشرية على الآلهة ۰ الى توالى استبعاد مثل هنذا الوجود 


الالهى من وراء كل شىء له علاقة بالعالم الادی وان ارجاع نشاة الكون. 


- حتی لو كانت هناك واحدة ‏ الى صنيع لله لهو بمثابة سقوط فى 
نفس شرك تصور وجود اله للمادة واله للحياة وما ذلك الا عودة الى 
الباس الاله وضع الانسان » وليس ذلك فحسب ء بل هو وضع الانسان 
الموجود فى العالم الذى ابتدعه ۰ ہما یتسم به من عدم تناظر زمنی وتر تیب 
زمنی للسبب والمسبب 


ولقد اکدنا مرارا فى هذا الکتاب على مدی أهمية الزمان الادی. 
ہما يضفيه من معنی لفهومنا الشامل للانسان والکون ومن شان التمییز 
بين الاضی والستقبل أن یتخلل کیاننا كله فنحن ننظر الى الاضی بشىء 
من الحنين أو الندم بینما نتطلع الى الستقبل بشی؛ من الخوف او الآمل ۰ 





وكل تصرفات الآنسان محکومة بخبرة الاضی وتوقعاتة الستقبل" تقس 


الطر یقة تعد مسألة التسسب من نتاج عدم التناظر الزمنی ومن ھڈا 
و۹ 


-٦٤٢  موهفملا‎ 


7 


2 


ال منطلق فان خلم صفة النسبيب على الله فى غياب عدم التناظر الزمنی 
أو حتى عدم وجود المكان أو الزمان أو الا لهو بمثابة اضفاء صفات 
پغثریة على الذات الالهية ۰ ولقد أكدنا نفا أن عملية انشاء الكون لا يمكن 
© أن يكون وراءها سیب مسبق ء فذلك يمثل تناقضا منطقیا ويقودنا 
.ذلك الى مفهوم آکثر تطرفا وهو الاله الذى بتجاوز المكان - الزمان 

وهل پیکن عزو عملية الخلق الى أحداث تجرى بعد نشأته على 
غرار التأثيرات المتقدمة التى تتحدث عنها نظرية ويلر ‏ فينمان ؟ وماذا 
اذن عن الأكوان ذات التناظر الزمنى مثل تلك التى تعاود الانقباض صوب 
« نشأة سالبة أو فعكوسة » أو صوب الفناء كيف یمکن أن پاتی 
الطرفان الزمنيان . البداية والنهاية « يسيب »ها يجرى بينهما ؟ 


وربما كان أفضل رد على هذه الأسئلة هو عدم الاعتراف بعلاقة كل 
من السبب والتاثير بالوضوع فهما فى المقام الأول مفهومان بشريان 
بخدمان أوضاع الانسان . وهما ستخدمان ٠‏ على أحسن تقدير 2 فى العالم 
الفيزيائى لوصف التفاعلات ذات الاتجاه الزمنى الواحد بصيغة اضمحلال 
التنظيم الذى يعد فى حد ذاته هفهوما بشریا بحتا على نحو ما آشرنا 

وقد يكون من الأفضل كثيرا أن نعتبر الكون ظاهرة شاملة ‏ أو 
بعيسارة عالم الرياضيات الالمانى صرمان ويل Herman Weyl‏ 
( ۱۸۸۰ - ۱۹۵۵ ) « العالم لا بحدث وانما هو ببساطة موجود » 
ولا يحتاج الامر أن تكون للعالم بدایة لتسير المجريات فيه فى طريق 
مرصوم. بدقة صوب نهاية غير معلومة ويعد العالم على الاصح بمثابة 
مكان ‏ زمان » مادة وتفاعلاٹ 2 فى اطار امتداد من الماضى الى المستقبل 
ومن موقع الى موقم ومن حدث الى خدث فى شبكة شاسمة من التعقيد 
والوجرد 9 


۷- 4 العقل والكون 


وقد یبعث النظود الكونى على الرهبة والاستنارة ولکنه ليس 
بہنظور الجنس البشری فالانسان پنظر الى الکون من حوله ويسعبي 
الى الفهم والتفسير والتبرير وعلى خلاف وضم الاله الذى يتجاوز 
الکان - الزمان » يعد الانسان جز من المكان ‏ الزمان ومن هذا 
اطلق:: لا يتوافق ما ناقشناه فى هذا الكتاب من نظرياث متعلقة بالكون 
مع المدارك الحالية للجنس البشرى ۰ ويعزى ذلك الى أن البشر لا یرون 
« الظاعرة فى شمولیتها » وانما يرون الکون من خلال نافذة صغيرة هی 
تافذة العقل البشری » 


مس س 


3 7 34 مم ا 


ان الصورة التى نراصا من خلال هذه النافذة تشبه « الفيلم 
السينمائى » ٠٠‏ انها بمثابة شريط یجری. ویبدد العالم ملیثا بالنشاط ۰ 
اذا ؟ 


ان الأشياء تحدث لان الزمن يجرى » وهل هناك قول أكثر 
بداهة من ذلك ؟ ومع ذلك فکم هو غير مفهوم ! كيف يجرى الزمن ٩‏ 
والزمان هو جزء من المكان ‏ الزمان فما هو الشىء الذى يحرى فيه 
الزمان ؟ وبأية سرعة هو يجرى ؟ أبسرعة يوم فى اليوم ؟! 


وكم يكتسى الانطباع بوجود زمان يجرى ويتدفق ويمر - زمان. 
بجری فيه النشاظ فى اتجاه واحد » من أهمية بالنسبة لكافة الممارسات. 
والخبرات حتى انه «تخلل جميع مناحى المجتمع ٠‏ وكم هی شديدة المقاومة. 
لفكرة نبد مرور الوقت كشىء وهمى ! 

ويتخذ الاحساس البشرى بالزمان عدة مستويات تتجاوز الزمان. 
الفيزيائى فالفیزیا* تسیز بين الماضى والمستقبل بينما يفرق العقل بين 
الماضى « والحاضر » والمستقبل واننا « نتذكر » الماضى و « نخطط » 
للمستقبل ولكننا « نتحرك ونعمل » الآن وتمشل اللحظة الراحنة لحظة 
تعاملنا مع الكون ‏ ويمكن دائما أن نغير العالم فى هذه اللحظة 

ولكن ما هو « الآن » ؟ ليس هناك شىء.من هذا القبيل فى الفیزیاء , 
بل انه ليس من الواضح حتى ما اذا کان بوسعنا أن نصف كلمة « الآن ٤‏ > 
ولا نقول نفسرها بلغة الفيزياء ولنفترض على سبيل المثال تجريب. 
ما يل لو قلنا ان ٭ الآن » تعبر عن لحظة واحدة من الزمان » فذلك يثير 
السؤال التالى « أبة لحظة هى ؟ » والرد هو « كل لحظة » فكل لظة 
من الزمان تصبح د الآن » عندما « تحدث ‏ غير أن ذلك يمثل الدوران. 
فى حلقات مفرغة ۰ ففی وقت تاليف .هذا الكتاب کان .عام ( (Y۰‏ فی 
المستقبل ویوما ما سيكون عام ( ۲۰۰۸ ) فى الماضى * ورغم أن هذا 
العام يعد « الآن » فى الستقبل فانه « سيحل » عندما تكون « الآن » هی, 
سنة « ۲۰۰۰ » ومن ثم فان نقرل ان كل الأزمنة می « الآن » فى 
حينها ء فهذا مجرد حشو ۷ معنى له ۰ وانما هو يضف الزمانِ ذا الاتجاه 
الواحد كمجموعة من « الآناته » بدلا من مجموعة من النقط أنه مجرد 
اعادة ترتيب لفظی ۰ وبالتالى فان المفاهيم من قبيل « الماضى » و « الحاضر ». 
و« المستقبل » انما هى اصطلاحات لغوية أكثر منها علمية 

وفى مقابل هذا الطريق المسدود يمكن للعلم الفیزیائی أن يحرذرء 2 
تقسما محدودا للغاية فى الناقشة الخاصة بكلمة « الآن »> وعل إبة 


رد“ 


- 
پر 2011ل TAN‏ می یں ڈو ہیں ہی 2 
E‏ ےم AN‏ الفهوم - ۲۲ 
کے و - 
/ 3 


حال فإن نظرية النسبية الخاصة تلقى بالفعل بعض الضوء على هذا 
الموضوّع ولعلنا نسترجم ما ذكرناه فى القتسم ( ۲ - )٢‏ من أن 
التزامن شی نسسبی فليست هناك لحظة راهنة واحدة فى كل نفطة 
7" فى المكان فالاحداث التى تجرى على مسافات سحيقة بحيث لا پیکن 
الربط بينها باشارات ضوئية لا يمكن أن يخصص لها ترتيب زمنى واحد 
بالنسبة لجميع المراقبين الموجودين فى حالة حركة وهذا یعنی أن واحدا 
من خصائص هذا المفهوم العقلى المتمثل فى کلمة « الآن »> وهو ان کل 
الناس أينما کانوا يعيشون « آن » واحدة هو تقدير استقرائی فى غير 
محله فليس هناك « آن » واحدة عامة وانما كل شخص له « هنا » 
و « آن » ويوضح ذلك بشدة أننا نعتبر العقل , ایس العالم الفيزيائى 
هو مصدر تقسيم الزمان الى ماض وحاضر ومستقبل 


ومازال ينبغى علينا أن تؤكد أن « الآن » التى تعرفها مداركنا 
تبهو « تتحرك » بسكل مطرد من الماضى الى الستقبل ويعد هذا 
التحرك وليس عدم التناظر فى الذاكرة والتکھن هو السئول عن 
التمييز الذهنى القوى بين الماضى دالستقیل والانسان بصفة عامة لديه 
انطباع قوى بالمستقبل « القادم » وبالماضى « المنصرم : ء أما الحاضر فهو 
الحالة الوحيدة « الموجودة »> ومن ثم هناك نوع من الخلق الذهنی 
المتصل والمتمثل فی عالم جديد فى كل لحظة وتعطى علاقة الترابط 
بين هذه العوالم المتتالية الانطباع بأن كل عالم يتغير الى العالم « التالى » 


ولا يظهر أى شىء من ذلك كله فى الفيزياء فلم يحدث أن جرت 
تجربة فيزيائية لرصد مرور الوقت وما أن يتعلق الامر بالعالم 
الموضوعى الحقيقى فان مسألة مرود الوقت تختفى مثل شبح فى الظلام 
ولابد من التسليم بأنه اذا لم تستبعد تماما ظاهرة « الآن » المتحركة 
فسيظل هناك شىء غير مفهوم بشان الزمان أو العقل أو کلیھما معا ٠‏ 

ولاشك أن المستقبل ( لو كان له وجود ) سوف يسهد ؛ في اطار 
الصورة المتنامية لوضم الانسان فى الكون ٠‏ اکتشافات مفيدة بشان 
الکان والزمان من شانها ان تفتح آفاقا رحبة جديدة فى مجال العلاقة 
بين الانسان والعقل والكون 






رر 7 ندل مرج ۸۸ ۵۰۰۹۷۰ 2۸۷۷:11۹1 

٤‏ ان 20 جك 
امه ان 729 0 2 

EDED : 


اقرا فى هته السلسلة 


احلام الاعلام وقصص اخرى 
الالکٹرونیات والحياة الحديثة 
تقطة مقابل نقطة 

الجغرافيا فى مائة عام 

الثقافة والمتمع 

تاريخ العلم والتكتولوجيا ( ۲ + ) 
الأرض الف‌امضة 

الرواية الاتجلی_زیة 

المرشد الى فن المسرح 

آلهة مصر 

الانسان المصرى على الشاشة 
القاهرة مدينة الف ليلة وليلة 
الهوية القومية فى السینما العريية 
مجموعات التقود 

الموسيقى - تعبير نغمی - ومتطق 


عصر الرواية - مقال فی التوع الادیی 


دیلان توماس 

الانسان ذلك الکائن الفرید 
الرواية الصدیثة 

اشرح المصرى المعاصر 
على محمود طه 

القوة النفسیة للاهرام 
فن الترجمة 

تولس توى 

ستتدال 


برتراند رسل 

ی ۰ رادونسکایا 

الین ۳ ۲۳ 

ت و ١‏ فریمان 
رایموند ولیامز 

ر چ * قوريس 

لیس تردیل رای 
والتسر الن 

لويس فارجاس 

فرانسوا دوماس 

د۰ قدری حفنی وآخرون 
اولج قرلكف 

هاشم النصاس 
ديفيد ولیام ماکدوال 
عزيز الشوان 

د٠‏ محسن جاسم الومسوی 
اشراف س بی كوكس 
جون لويس 

جول ويست 

د٠‏ عبد العطی شعراوى 
آنور العداوی 

بیل شول وادبنیت 

۵ مسقا لومس 

رالف ئى ماتلو 

فيكتور برومبیر 03 


رسائل" واحادیث من ا لمنفی فیکتسور هوجو 
«لجّزء والكل ( محاورات فى مضمار 
.0 الفيزياء الذرية ) فیرنز هیزنبرج 
التراث الغامض ماركس وا ماركسيون س_دتى هوك 
فن الادب الروائى عند تولستوى ف ع آدنيكوف 


ادب الأطفال هادی نعمان الهيتى 
احمد حسن الزیات و۰ نعمة رحيم العزاوى 
اعلام العرب فى الکیمیاء د٠‏ فاضل احمد الطاثی 
فکرة المسرح جلال العشری 
الجحيم هنری باريوس 

عبت الفرآن ااستاضی انس 
التطور الحضارى للانسان جاکوب برونوفسکی 
هل نستطيع تعليم الاخلاق للاطفال د“ يوجر ستروجان 
تربية الدواجن تا ار 

الموتى وعالمهم فى مصر القديمة | سپنسر 

النحصل والطب د‹ ناعوم بيتروفيتش 


سيع معارك فاصلة فی العصور الوسطى جوزیف داهموس 
سداسة الولايات المتحدة الأمريكية ازاء 


مصر ۰ ۱۹۱۶ ۰ لينوار تشامیرز رايت 
الصحافة بتي ہے 


اثر الكوميديا الالهية لدانتى فى الفن 
الت كيلى دء غبريال وهية 
لادپ الروسى قبل الثورة البلشفية 


ويعدها د ۰ رمسیس عوض 
الفكر الأوربى الحديث ( ٤‏ ج ) فرانكلين ل ٠‏ باومر 
الفن التشكيلى المعاصر فى الوطن العربى 
46 ۱۹۸۵ شوکت الربیعی 
التنشئة الآسرية والایتاء الصغار د* محيى الدين أحمد حسين 


۲٦ 


نظریات الفيلم الكبرى 


الحياة فى الكون كيف نشات واين توجد 


سرب الفضاء 

ادارة الصراعات الدولية 
ا ميكروكمبييوتر 
مختارات من الادب اليابانى 
اتفکر الأوربى اتحديث ۳ ج 


ج٠‏ دادلی اندرو 
جوزيف کونراد 

د١٠‏ جوهان دورشز 

طائفة من العلماء الامریکیین 
د٠‏ السسید عليوة 

ید معتلقی ۳ ۱۳ 
صببریق الفضصل 

فرانکلین ل ۰ باومر 


تاريخ ملكية الاراضی فى مصر الحدیفة جابريل بایسر 


اعلام الفلسفة السياسية المعاصرة 


كتاية السیٹاریو للسيتما 
الزمن وقياسسه 
اجهزة تکییف الهواء 


انطونى دی كرس بنی 
دوايت سسوین 
زافيلسكى ف + س 
ابراهيم القرضاوی 


سبعة مؤرخین فى العصور الوسطی 


التجرية اليونانية 

مراكز الصناعة فى مصی الاسلامية 
العلم والطلاب والمدارس 
الشارع المصرى والفكر 

حوار حول التنمیة الاقتصادية 
تیسسیط الكميساء 

العادات والتقاليد المصرية 
التذوق السينمائى 

التخطيط السياحى 

البذور الكوتية 


دراما الشاشة ( ۲ ج 
الهيرويين والايدز 

نجیپ محفوظ على الشاشة 
مور افريقية 


جوزيف دأهموس 

س ميورا 

د۰ عاصم محمد رزق 
رونالد د۰ سميسون 
د٠‏ انور عبد الملك 
والت وتيمان روستو 
فريد سن هيس 

جون یورکهارت 
الآن كاسميار 
سامی عيد المعطى 
فريد هويل 
شاندرا ویکراما ماسینج 
حسین حلمی الهندس 


روى روبرتسون 0 


4 
المخيدرات حقائق اجتماعية وثضیة بيتر لورى 
..ؤظائف الاعضاء من الالف الى الياء بوريس فيدروفيتش سیرجیف 


٠‏ الهتدسة الورائية ويليام ہینسز 
تربية أسماك الزينة يمه الم 


الفلسفة وقضايا العصر ( ۳ ج ) جمعها : جون ر ۰ يورر 
وميلتون جولد ينجر 


الفکر التاريخى عشد الاغريق أرنولد توينبى 
التغذية فى البلدان القامية مھ كتج وآخرون 
بداية بلا نهاية جورج جاموف 


الحرف والصناعات فى مصر الاسلامية د ٠‏ السيد طه ابو سديرة 
حوار حول التظامين الرئيسيين 
لکون 


جالیلیو جاليليه 
الارمساب اريك موريس وآلان صو 
اخضاتون سيريل الدرید 
القبيلة الثالثة عشرة آرثر كيستلر 
التوافق النضین ترما ١‏ ادیش 
الدليل الببليوجرافى مجموعة من الباحثين 
لغ ةالصورة روی ارمن 
الثورة الامسلاحية فى اليايان ناجاى متشيو 
العالم الشالث غدا حول ماد حون 
الانقراض الكبير ميخائيل البی » جيمس لفلوك 
تاريخ النقود فيكتور مورجان 
التحليل والتوزيع الاورکمس‌ترالی ‏ اعداد محمد كمال اسماعيل 
الحياة الكريمة ( ٢‏ ج ) بیسرتون بورتر 
الشاهتامة ( ۲ ج ) الفردوسی الط‌ومی 
قيام الدولة العثمانية محمد فوّاد کوبریلی 
عن النقد السينمائى الآمریکی او از وی 
ترائیم زراءشت اختيار / د“ فيليب عطية 


السیتما ا 


بية 
۸ 55516 


اعداد / مونى براخ وآخرون 


دليل تنظيم المتاهف 
سقوط المطر وقصص اخرى 
جماليات فن الاضراج 
التاريخ من شتی جوانبه ( ۳ + ) 
الحملة الصلييية الاولی 
التمثيل للسینما والتلیفزیون 
العثمانيون فى اوريا 

صتاع الخلود 


الكنائس القبطية القديمة فى مصر ٢(‏ ج) 


رحلات فارتيما 

اتهم يصتعون البشی ( ۲ ج ) 
فى النقد السینمائی الفرتسى 
السيتما الخيالية 
السلطة والقرد 

الأزمر فى الف عام 

رواد الفلسفة الحديئثة 
سفر تامة 

مصر الرومانية 


آدامن فيليب 

نادين جوردیمر وآخرون 
زیجموثت هبتر 
مستیقن !روعت 
جوناثان ريلى سميث 
توتى يار 

بول کولنر 

موريس بیسر براير 
الفريد ج ٠‏ بتلر 
رودريجو فارتيما 
فانس يكارد 

اختیار/ د۰ رفيق الصبان 
بيتر نیکوللز 

بر تراند راصسل 
بينارد دودح 
ریتشارد شاخت 
ناصر خمرو علوى 
نفت‌الی لويس 


كتابة التاریخ فى مصر القرن التاصع عشر جاك كرابس جونيور 


الاتصال والهيمنة الثقافية 
مختارات من الإداب الآسيوية 
کتب غرت الفکر الانسانی ( ۰ ج ) 
الشموس التفجرة 

مدشل الى علم اللفة 

حديث النهر 

من هم التتسار 

ماس تریفت 

معالم تاريخ الاتسانية ( ٤‏ ج ) 
الحملات الم لبيية 
حضارة الاسلام 


هريرت شیر 

اختیار / صبری الفضل 
احمد محمد الشنوانی 
أسحق عظیم وف 

لوريقى تود 

اعداد/ سوريال عبد اللك 

د۰ أبرار کریم الله 

اعداد/ جاير محمد الجزار 

هد چ؛ۃٴیوئلز 7 
ستيفن رانسسیمان نب“ 
جوستاف جرونییساوم ر 


۳:۹ 


6 
۹ 


رحئلة بیسرتون ( ۳ ج ) 


٠.‏ ألحضارة | لاسلامية 
2 


5 


الطفل("ج) 
افريقيا الطريق الآخر 
السحر والعلم والدين 
الكون ذلك المجهول 
تکنولوجیا فن الزجاج 
حسرب ال مستقيل 
الفلسفة الجوهرية 
الاعلام التطبيقى 
تبسيط المفاهيم الهندسية 
فن ا ایم والبانتومايم 
تسول السلطة ۲ ج 
التفكير التج‌ ند 
السیناریو فى السینما الفر نسية 
فن الفرجة على الاف لام 
خفایا نظام النجم الامریکی 
بین تولستوی وستویفسکی ( ۲ ج ) 
ما هی الجیولوجیا 
الحمر والبیض والس‌ود 
انواع الفیلم الامیرکی 
رحلة الآمیر ردولف ۲ ج 
تاريخ العلم والحضارة فى الصین 
المراة الفرعونية 
نظرية التصوير 
التربية عن طريق الفن 
معجم التكنولوجيا الحيوية 
البرمجة بلفة السی 


ريتشارد ف بيرتون 
ادمز متسز 
ارنولد جزل 
بادى اونيمود 
فيليب عطية 
جلال عبد الفاح 
محمد زینهم 
مارتن فان كريفالد 
نت ودار 
فرانسیس ج ٠‏ برجین 
ج ۰ كارفيل 
توماس لیبهارت 
الفین توفسلر 
ادوارد وبونسو 
كريستيان مسالین 
جسوزیف ۰ م ۰ بوجسز 
بول وارن 
جسورج سستايز 
ويليام ه ٠‏ ماثيوز 
جارى ب ۰ ناش 
عبد الرحمن الشیخ 
جوزیف نيدهام 
كر يستيان ددیروش 
لیو ناردو دافنشی 
هرپرت ريد 
وليم بينز 
روبرت لاو 





۲ و 2 2 ور ANKET‏ 

IRANE (o٠‏ اچ یل 
ںی ترارش ا لی از الات 

5-5 ۰ 





:الکیمیاء قى خدعة الانسان رولاند جاكسون 





مجمل تاریخ الادب ا معاصر ایفسور ایفانس 
نظریة الآدب المعاصر ديفيد بشندی 
مشکلات القرن الحادى والعشرين يوسف شرارة 
كقوز الفراعنة ت+ج٭ھ* جیمز 
e >‏ 
411٤ ۲‏ 





VI ينابي‎ VN _ 


المهتدين 


مطابع الهيئة المصرية العامة للكتاب» 


رقم الایداع بسار الکتب ۱۹۹٦/۹۱٦١‏ 
ISBN — 977 — 01 — 4930 — 6‏
Internet Archive Audio

Featured

Top

Images

Featured

Top

Software

Featured

Top

Books

Featured

Top

Video

Featured

Top

Mobile Apps

Browser Extensions

Archive-It Subscription

Save Page Now

Full text of "المفهوم الحديث للزمان والمكان بول ديفيز ○"

See other formats
